Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Белоконь Станислав Владимирович

Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований
<
Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Белоконь Станислав Владимирович. Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.15.- Москва, 2001.- 221 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/474-3

Содержание к диссертации

Введение

1. Геологическое строение нефтяных месторождений на шельфе Вьетнама .. 5

1.1. Общие сведения о районе работ 5

1.2. Стратиграфия 5

1.3. Осложнения в процессе бурения скважин шельфа юга Вьетнама 9

2. Станции геолого-технологических исследований. их функциональные возможности в области строительства нефтегазодобывающих скважин 12

3.Обзор и анализ работ по технологии и режимам бурения скважин на шельфе вьетнама 18

4.Процесс углубления скважин с позиции нелинейной динамики 35

4.1. Сложные динамические системы 35

4.2. Понятие самоорганизации в нелинейных системах 36

4.3. Основы математического моделирования 37

4.4. Информативность сложного объекта 38

4.5. Динамический хаос 41

4.6. Динамическая устойчивость 45

4.7. Теория катастроф 47

4.8. Понятие синергетики и принципы самоорганизации сложных систем 56

4.9. Временные ряды и фракталы 57

4.10. Реконструкция динамических систем . 60

4.11. Метод нормированного размаха Хёрста. Понятие персистентности и антиперсистентности 68

4.12. Решение многокритериальных задач. Теория нечётких множеств и функция принадлежности 73

4.13. Функция желательности Харрингтона 77

4.14. Модель эволюции процесса углубления : 79

4.15. Моделирование процесса углубления скважин на основе уравнения множественной регрессии с помощью метода Брандона 81

5. Оперативное управление процессом углубления скважин по данным станций геолого-технологических исследований 86

5.1. Определение тенденции в эволюции бурового процесса 86

5.2. Определение динамической устойчивости процесса углубления скважины 90

5.3. Определение допустимого значения Т, соответствующего устойчивому равновесному состоянию бурового процесса 97

5.4. Определение информативности параметров режима бурения с целью выявления их приоритетности на процесс углубления 100

5.5. Определение критерия сложности процесса бурения скважин 104

5.6. Оперативное управление процессом бурения скважин 110

5.7. Исследование динамических размерностей процесса углубления, анализ отработки долот с помощью теории нечётких множеств и функции желательности 123

5.8. Оперативное управление буровым процессом с помощью одномерной эволюционной модели 135

5.9. Технико-экономический анализ использования нового методического обеспечения станций геолого-технологических исследований 144

Выводы и рекомендации 156

Приложение-1 157

Приложение-2 196

Приложение-3 208

Основные положения диссертации

Опубликованы 214

Список литературы 215

Введение к работе

Актуальность проблемы. Бурение нефтяных и газовых скважин является сложным динамическим процессом, зависящим от множества факторов, как горно-геологических (литологический разрез, физико-механические свойства горных пород, пластовое давление и т.д.), так и технико-технологических (тип буровой установки, конструкция и профиль скважины, режим бурения, реология бурового раствора, компоновка низа бурильной колонны, способ бурения, тип долота и т.д.). Поэтому при бурении используют новейшие системы слежения за процессом углубления и изменениями, происходящими в скважине. Одной из таких систем является станция геолого-технологических исследований - "ГЕОСЕРВИС", применяющаяся при бурении эксплуатационных и разведочных скважин на шельфе Вьетнама. Регистрирующие системы, входящие в комплекс станции, позволяют выполнять запись в цифровом и графическом исполнении основных технологических показателей бурения во времени. В частности, к этим показателям относятся данные о времени бурения 1 метра горных пород по глубине скважины, технологических режимах бурения (осевая нагрузка на долото, частота вращения ротора, подача насосов), уровень раствора в резервуарах и прочие составляющие динамики процесса углубления.

Таким образом, станция геолого-технологических исследований позволяет технологическому персоналу буровой установки иметь непрерывную информацию о бурящейся скважине. В то же время возникает естественный вопрос об эффективном использовании этой информации в процессе бурения скважин, что представляет несомненный практический интерес и является актуальным.

Цель работы. Повышение эффективности и качества проводки скважин за счёт разработки и внедрения нового подхода к информационной

обеспеченности процесса углубления, основанного на современных методах обработки первичного материала.

Научная новизна. Впервые разработаны современные методы непрерывной обработки данных станций геолого-технологических исследований и новые критерии оценки сложности процесса бурения скважин.

Основные задачи исследований и методы их решения:

1 .Определение динамической устойчивости процесса углубления скважин и условий, обеспечивающих эту устойчивость в бурении на основе методов теории особенностей отображения множеств.

2.0пределение информационной ценности показателей режима бурения скважин и их приоритетности по интервалам бурения методами теории информации.

3.Характери етика сложности интервалов углубления скважин с позиций технической кибернетики.

4.Исследование результатов отработки долот и причин зависания бурильной колонны при бурении скважин с использованием методов теории нечётких множеств и функции желательности.

5.Исследование тенденции эволюционного процесса бурения скважин.

6.Разработка нелинейной модели углубления скважин для оперативного управления процессом бурения.

Практическая ценность: Обеспечение станций геолого-технологических исследований новыми методиками по обработке промысловых данных для оперативного управления процессом бурения скважин.

Реализация работы в промышленности: Выводы и рекомендации по диссертационной работе предусматриваются в технических проектах на

строительство скважин и используются для диагностирования, прогнозирования и оперативного управления процессом углубления скважин на морских стационарных платформах и СПБУ шельфа Вьетнама.

Разработанный в диссертационной работе комплекс методик по обработке первичных анных передан предприятию промысловой геофизики СП "Вьетсовпетро" для внедрения.

Апробация работы: Результаты работы докладывались и обсуждались на технических советах СП "Вьетсовпетро" (1997-2001гг.), научно-практических семинарах Хошиминского Политехнического Института (г. Хошимин, СРВ; 1998г.), ОАО НПО "Буровая техника" - ВНИИБТ (г. Москва, Россия, 2001г.), на 18-ом Мировом Энергетическом Конгрессе (г. Буэнос-Айрес, Аргентина, 2001г.).

Объём работы: Диссертация изложена на 221 страницах и включает введение, 5 разделов, 19 таблиц, 43 рисунка, 3 приложения, основные выводы и рекомендации. Список литературы содержит 41 наименование.

Публикации: Основное содержание диссертации опубликовано в 5-ти научных статьях.

Автор выражает благодарность своим коллегам д.т.н. Ч.С. Дао, к.т.н. Н.М. Дубову, Ч.Т. Лам, Х.В. Куй, Н.Д. Зу за оказание помощи в сборе фактического промыслового материала по бурению скважин в СП "Вьетсовпетро", а также благодарит к.т.н. А.Г. Мессера, к.т.н. Г.П. Чайковского, к.ф-м.н. И.Л. Барского и И.С. Серебрякова за обсуждение результатов исследований по диссертационной работе.

Автор признателен доктору технических наук, профессору С.А. Ширин-Заде за постановку исследований и научное руководство при выполнении диссертационной работы.

Общие сведения о районе работ

Разработка и бурение скважин на нефтяных месторождениях Континентального Шельфа Вьетнама ведется совместным Вьетнамо-Российским предприятием СП "Вьетсовпетро", образованным в июле 1981 года. Производственно-техническая база предприятия располагается в г.Вунгтау провинции Бария СРВ. Там же находится Представительство российских участников СП.

Буровые работы производятся на месторождениях "Белый Тигр" и "Дракон", расположенных в пределах Кыулонгской впадины Зондского шельфа. Длина этой впадины около 500 км, ширина до 150 км, площадь 55 тыс. км . Тектонические разломы северо-восточного пространства обусловили формирование геологических структур с высокими амплитудами сбросо-сдвигов (до 1500-Н 600м), к каким относятся вышеперечисленные объекты разработки. Структуры месторождений "Белый Тигр" и "Дракон" расположены в пределах центрального поднятия. На рис.1 показана схема месторождений "Белый Тигр" и "Дракон" центрального поднятия Кыулонгской впадины

В пределах акватории, разрабатываемой СП "Вьетсовпетро" залежи нефти и газа открыты в породах миоцена, олигоцена и кристаллического фундамента дотретичного возраста.

Литологический разрез Центрального поднятия представлен осадочными отложениями четвертичного, неогенового и палеогенового образования, залегающими на кристаллическом фундаменте мелового возраста (100-И 08 млн. лет.).

Четвертичные отложения схожи по составу с плиоценовыми и в совокупности представляют собой свиту Бьенг-Донг, образованную чередованием неуплотнённых глин и грубо среднезернистых песчаников с наслоениями глинистого угля, гравия и мелкой гальки. Мощность свиты составляет приблизительно 630 м.

Миоценовый отдел неогеновых отложений подразделяется на три части: верхний миоцен, средний и нижний.

Верхний миоцен свиты Донгнай представлен сочетанием рыхлого песчаника и голубовато-серых мягких глин и глинистых мергелей. Мощность свиты 570 м.

Отложения свиты Коншон - среднего миоцена состоят из чередования серо-коричневых песков и кварцевых песчаников, а также встречаются глинистые мергели с прослойками угля. Мощность среднего миоцена около 800 900м.

Нижний миоцен (свита Батьхо) представлен голубовато-серыми пластинчатыми глинами и алевролитами. Присутствуют также коричневые алевролиты и светло-серые средне мелкозернистые песчаники, насыщенные нефтью. В нижней части свиты, приурочены 23 и 24 продуктивные горизонты. Мощность свиты Батьхо варьирует в пределах 660 -1270 м.

Олигоценовый отдел палеогеновой системы подразделяется на 2 подотдела: нижний и верхний.

Верхний подотдел олигоцена (свита Четен) образован отложениями тёмно-чёрных хрупких аргиллитов, которые доминируют по сравнению с небольшими прослойками маломощных разнозернистых песчаников. Эти песчаники характеризуются низкими фильтрационными свойствами.

Свита Чану нижнего олигоцена представлена чередованием светло-серых песчаников с красно-коричневыми, сильно уплотнёнными аргиллитами. В разрезе нижнего олигоцена имеются песчаные промышленно-нефтеносные горизонты. В пределах центрального, сильно-приподнятого свода отложения свиты Чану фактически отсуствуют. Мощность свиты колеблется в пределах 0+400м.

Кристаллический фундамент является важнейшим, с позиции разработки, продуктивным горизонтом Шельфа Вьетнама. Он представлен гранитами, гранодиоритами, диоритами или гранито-гнейсами.

На рис.2 представлен геологический разрез и литологическое описание пород месторождений "Белый Тигр" и "Дракон".

Сдерживающим фактором, стабильного увеличения скоростных и качественных показателей проводки скважин на месторождениях "Белый тигр" и "Дракон" являются:

- большие затраты времени на ориентирование отклонителей и на отсутствие возможности оперативного измерения углов искривления ствола скважины;

- образование значительного размера каверн в олигоцене из-за непрекрытия даже небольшого интервала терригенной толщи и последующего бурения фундамента, приведшее к прихватам бурильного инструмента и возможному перебуриванию ствола скважины;

- сложности, связанные со спуском любого геофизического прибора в интервалах с зенитным углом более 35;

- невысокая точность приборов контроля азимута, которая приводит к последующей корректировке азимута в процессе углубления, что в итоге сказывается на качестве профиля скважины и, как следствие, создаёт условия возникновения дополнительных проработок ствола, прихватов бурильного инструмента, недопусков обсадных колонн и т.д.;

Понятие самоорганизации в нелинейных системах

Чтобы проанализировать сложные буровые процессы нам приходится ориентироваться на поиск оптимальных переменных и величин, способных отображать процессы, происходящие в данных системах. Макроскопическое описание процессов позволяет достигать сжатие информации, так как нас интересует не индивидуальность данных, а глобальные свойства динамической системы. Совершенствование методов исследования сложных процессов, требует установления зависимости между различными макроскопическими величинами. Процесс углубления скважин представляет собой, с точки зрения кибернетики, нелинейную колебательную систему, свойства которой зависят от происходящих в ней процессов. Эти колебания можно попытаться описать линейными уравнениями. Однако большинство физических процессов в бурении характеризуются нелинейностью, и их поведение существенно отличается от поведения линейных систем. Характерная особенность нелинейных систем — нарушение в них принципа суперпозиции.

Практически все технологические процессы, в том числе и буровые, подвержены самоорганизации. Мы говорим о самоорганизующейся системе, когда она обретает пространственную, временную или функциональную структуру. Основное внимание в этой работе уделено самоорганизации особого рода, характеризующейся неравновесными фазовыми переходами.

Нелинейная динамика, основу которой составляют процессы синергетики, в настоящее время является общепризнанной, перспективной и респектабельной областью науки [34,35,36,39]. Методы и алгоритмы нелинейной динамики успешно применяются в радиоэлектронике, биофизике, химических технологиях и других областях человеческой деятельности. Технологические данные, регистрируемые при бурении скважин, анализируются при помощи современных методов обработки первичной информации с целью повышения информативной обеспеченности процесса бурения.

Неисчерпаемое многообразие функционирования процесса углубления скважин требует рассмотрения только таких аспектов сложных нелинейных систем, которые по нашим соображениям представляются важными и доминирующими.

Основной проблемой в использовании методов математического моделирования в современной науке и технике является острая нехватка квалифицированных специалистов, способных интерпретировать сложные хаотические системы с помощью алгоритма управления. Суть моделирования динамических процессов в нелинейной науке сводится к решению задач на базе трёх последовательных действий: модель - алгоритм - программа [24].

Вклад вычислительного эксперимента в эволюцию математического моделирования определяется в появлении возможности анализа нелинейных явлений, что, в свою очередь, приводит к рождению новых идей, методов и теорий, верно описывающих природные процессы. Базовые, сравнительно простые модели способны раскрывать динамику огромного количества казалось бы, непредсказуемых, сложных природных явлений. Это замечательное и удивительное свойство в полной мере соответствует принципам математического моделирования.

Вычислительный эксперимент предполагает обязательное решение следующих задач. Вначале определяются ключевые динамические факторы, играющие в исследуемом пространственном и временном диапазоне системы первостепенную роль, а затем строится простая модель процесса, учитывающая ещё меньшее число таких факторов. Действуя подобным образом, в итоге получим простейшую математическую модель - модель нижнего уровня, - поведение которой будет уже понятно. После этого возможен переход на следующий, более высокий уровень описания сложных систем [8,41].

Обобщая вышеизложенное, поясним основные направления моделирования нелинейных буровых процессов: 1) необходимо выбрать наиважнейшие черты и закономерности в исследуемом явлении и найти количественные характеристики рассматриваемого объекта (модель); 2) Предложить оптимальное математическое описание системы (алгоритм управления); 3) Использовать полученный алгоритм для решения задач по прогнозированию, оптимизации и оперативному управлению поведения изучаемой системы (программа).

Для дальнейшего кибернетического анализа функционирования нелинейных динамических систем бурящихся скважин, необходимо дать определение термину "информация". Фактически вся деятельность человека связана с переработкой, получением, передачей и хранением информации. Что представляет собой информация, в каких единицах она измеряется?

Определение тенденции в эволюции бурового процесса

С помощью статистического метода нормированного размаха Хёрста определяется тенденция в эволюции процесса углубления в ближайшем интервале.

Для этого проанализируем фактические данные режима бурения скважины 1-Х, полученные со станции "ГЕОСЕРВИС". Рассмотрим интервал углубления L=2630-2675M С шагом =5м (см. табл.1). Обозначим через Т время бурения 1 метра проходки, тогда Тер за 50 метров будет: Tcp(L) = 1/L Т() = 731,88с/м , где Тер-среднее значение времени бурения їм в исследуемом интервале; - шаг записи значений параметра. Далее находим накопившееся отклонение каждого пошагового замера от Tcp(L):

В вышеуказанном расчете Н = 0,95 1/2, следовательно, при проводке ближайшего интервала скважины прогнозируется продолжение имеющейся на данный момент тенденции углубления (персистентность). Рассматривая интервал 263(И-2675м. как прошедший и замечая тенденцию постепенного, в среднем, уменьшения времени бурения 1 метра, можно сделать вывод о том, что и в ближайшем будущем, эта положительная тенденция будет действовать. Следует учитывать тот факт, что данный расчёт сделан для сравнительно малого интервала и интересен лишь в качестве пояснительного примера.

Следующим этапом оперативного управления является выяснение динамической устойчивости процесса углубления скважин. Для этого в диссертационной работе проанализированы сочетания параметров управления (a, b и с), входящих в уравнение (37) и интенсивность изменения времени бурения 1 м (или VMex) по глубине скважин 1-Х, 2-Х, 3-Х и 4-Х (приложение 1, таблицы 2,3,4,5).

При этом а - отражает частоту вращения ротора, [1/с]; b - характеризует степень кривизны скважины [1/м]; с - буримость забоя скважины, [с/м ].

Анализ изменения b -4ас при бурении кристаллического фундамента скважины 1-Х в интервале 3542-4751м (таблица 6) производился в соответствии с утверждением, что положительные значения этой величины отражают зоны с устойчивой динамикой процесса углубления скважины. По мере приближения Ь2-4ас к нулевой отметке (интервалы: 3558-3574м, 3638-3646м, 3694-3702м, 3750-3758м, 3766-3774м, 3910-3918м, 3998-4006м, 4350-4358м, 4390-4398м, 4446-4454м, 4495-4511м, 4575-4583м, 4607-4615м, 4679-4687м, 4695-4703м) система бурящейся скважины находится в нестабильном состоянии и, в любой момент, может перейти в другое, неустойчивое равновесное положение, способное отразиться на качестве траектории ствола, величине зенитного угла и азимута. Это может произойти при незначительном отклонении технологических показателей режима бурения.

В интервале 3774-3782м величина Ь2-4ас имеет отрицательное значение, следовательно на этом отрезке скважины будет наблюдаться потеря динамической устойчивости процесса углубления.

Аналогичный анализ выполнен для остальных исследуемых скважин. Из таблицы 7 видно, что наиболее стабильно процесс бурения протекал на скважине № 3-Х, так как здесь меньше всего интервалов со скачкообразными фазовыми изменениями. Скважина № 1-Х самая сложная с позиции динамической устойчивости, так как при прохождении всех геологических разрезов неоднократно встречаются зоны бифуркации. Это говорит о том, что эта скважина бурилась не в соответствии с технологическим регламентом или сама технология не отвечала условиям строительства скважин.

В процессе прогнозирования интервалов катастроф для установления их временной продолжительности необходимо одновременно с этой методикой использовать метод нормирования размаха (R/S). Так как, определив показатель Хёрста, мы сможем отслеживать тенденции поведения катастроф по глубине или времени.

Из теории катастроф известно, что устойчивое функционирование динамической системы возможно при условии, когда F (Т) 0 (86)

Анализируя фактические данные по интенсивности изменения времени бурения 1 метра проходки, согласно формуле (37), при проводке интервалов миоцена и фундамента скважины 1-Х были получены следующие зависимости: - интервал 2630-2654м: dT/dx = F(T) = -0,009т2 + 0,3764Т - 2,0402; - интервал 2705-2729м: dT/dx = 0Д965Т2 - 4,7428Т + 15,335; - интервал 4243-4251м: dT/dx = 0,0679Т - 2,2545Т + 14,6455; - интервал 4291-4299м: dT/dx = -0,1265т2 + 5,0359Т - 50,2898. Значения Т (Умех), которым соответствует устойчивый динамический режим углубления данных интервалов (таблица 7), равны: Т, 1255с/м; Умех, 7,9«10-4м/с ( 2,84 м/ч.); Т2 480с/м; Умех2 2,1«10-3м/с ( 7,56 м/ч.); Т3 996с/м; Умехз 1 10 3м/с; ( 3,60 м/ч.); Т4 1194с/м; Умех4 8,4«10Лі/с ( 3,02 м/ч.).

Аналогичные расчёты значений допустимого времени бурения 1 метра были произведены по скважинам № 2-Х, 3-Х, 4-Х в интервалах возможного изменения динамической устойчивости процесса углубления.

Скважина 2-Х. В интервалах наличия катастроф 2215 - - 2223 м и 2247 + 2255м. Тдоп1 бОс/м; Тдоп2 360с/м, а Трі = 1550с/м, ТР2 =378с/м. Здесь можно сделать вывод, что в первом интервале катастрофа произошла по иной причине, независимо от скорости бурения, а во втором случае возможно небольшое влияние (18с/м) Т на изменение структурного состояния объекта.

Определение информативности параметров режима бурения с целью выявления их приоритетности на процесс углубления

Для правильного использования полученной модели необходимо непрерывно, по мере углубления скважины, отслеживать информационную ценность показателей G,N и Q, т.е. их приоритетность по отношению к VMex. Чем выше информативность показателя, тем больше его влияние на механическую скорость проходки и, следовательно, для оперативного управления скоростного углубления скважины необходимо учитывать именно этот показатель в первую очередь.

После определения информационной ценности показателя, следует рассчитать механическую скорость, при которой можно бурить скважину, в данном интервале, во избежании потери динамической устойчивости бурового объекта т.е. получить ответ на вопрос: " Какая скорость соответствует безаварийному, качественному углублению скважины по заранее заданному профилю".

В результате произведённых статистических расчётов механической скорости бурения с использованием модели углубления Брандона с целью сравнительного анализа получены значения V ,,. и фактической Уф . на некоторой глубине при проводке конкретной скважины. Предложенный анализ был сделан в интервале наличия скачкообразного изменения геологических условий (потери динамической устойчивости объекта).

Зная Уфакт. = 9,31 10"4м/с при бурении скважины № 1-Х в интервале 4291-4299м. и значения технологических параметров режима углубления (G=88kH, N=1,189с"1, Q=0,022M3/C), определяем Vpac4l в этом интервале (бурение велось роторным способом). VPac4.i= 9,02 10"4м/с.

По ранее найденной допустимой механической скорости (УДОП 8,43 10" м/с), соответствующей состоянию динамической устойчивости бурового объекта следует сделать вывод о том, что существующий в рассматриваемом интервале технологический режим углубления не соответствует условиям безаварийной и качественной проводки скважины.

Для оперативного управления процессом бурения данной скважины необходимо регулировать наиболее информативный параметр в формуле Брандона, с целью снижения механической скорости проходки. Таким режимным параметром является в данном интервале углубления частота вращения ротора (IN = 2,28бит), следовательно, для снижения скорости бурения необходимо уменьшить N. При подстановке в предложенную модель значения N=1,080" получили Vpac4.2=8,30 10"4 м/с.

Таким образом, поддерживая найденную частоту вращения при бурении интервала 4291-4299м на скважине № 1-Х можно было избежать потерю динамической устойчивости и сохранить верную траекторию проводки скважины. На рис. 18-25 представлены графики зависимости фактической и расчётной механических скоростей от количества данных и графики поверхности VMex., полученные по модели Брандона при роторном способе углубления и бурения ВЗД в фундаменте.

Соответствие предложенной в работе модели углубления конкретным условиям проводки скважин на шельфе Вьетнама можно оценить путём нахождения максимальной механической скорости бурения.

Для этого в модели углубления VMex. = 0,9997 (- 3,44«10-nG4 + 2,47-10 8G3 - 6,40-10 2 + 7,13-lO G - 2,68-10-2) (- 0,3932 N2 + 1,2122N - 0,0564) (-1388,1Q2 + 44,59Q + 0,7504) , принимаем, что f(N,Q) = А Ф 0 (условие, когда VMex. = max).

Затем проинтегрировали уравнение (84) и приравняли полученное выражение нулю. Так для бурения роторным способом в фундаменте получили следующее уравнение: dV/dT = А (- 3,44-4-10 llG3 + 2,47-3-102 - 6,40-2-10 + 7,13- 10" G - 2,68-Ю 2) = 0 .

После определения интервалов катастроф и их продолжительности необходимо произвести расчёт фрактальной и пространственной размерностей фазового пространства. В таблице 15 представлены результаты таких расчётов по тем же скважинам, которые анализировались ранее. Рисунки 26-33 (см. приложение 2) наглядно показывают колебания полученных значений динамических размерностей по глубине скважин.

Как известно, сложность динамического процесса углубления определяется его фрактальной и пространственной размерностями (D и п). Если D находится в пределах от 1 до 2-х, то это указывает на возможность управления данным процессом. При значениях D больше 2-х таким процессом управлять нельзя. Пространственная размерность (п) соответствует количеству факторов, участвующих в процессе бурения. В том случае, если п стремится к постоянному значению, то можно утверждать, что система бурящейся скважины подвержена процессам самоорганизации. Непрерывное увеличение пространственной размерности, в свою очередь, указывает на нерегулируемый хаотический характер процесса.

Как видно из предложенных графиков, при бурении всех анализируемых скважин фрактальная размерность системы вполне приемлема и, в принципе, позволяет оперативно управлять технологическим процессом. Пространственная размерность распределена по глубине значительно сложнее и имеет определённую тенденцию к увеличению по мере углубления скважин. Так например, при бурении скважины № 1-Х управление процессом возможно в интервалах 900-2300м и 2420-2540м, далее значение п слишком велико, то есть очень много факторов, помимо технологического режима, воздействуют на бурящейся объект. Управлять таким объектом крайне сложно. Аналогичная картина присуща и другим скважинам.

Похожие диссертации на Оперативное управление процессом бурения скважин по данным станций геолого-технологических исследований