«Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»

Сравнительный анализ процесса оптимизации режимов бурения методом проводки опорно-технологических скважин и "кривой обучения"

УДК: 622.24.05
DOI: -

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия
² Лаборатория сверления AI, Хадбад-аль-Зафран, Объединенные Арабские Эмираты

Ключевые слова: оптимизация бурения скважин, шарошечные долота, опорно-технологические скважины, технический предел, кривая обучения

Аннотация:

В течение многих лет ведущие мировые нефтегазовые буровые и сервисные компании для оптимизации времени бурения скважины и достижения технического предела применяют метод, предполагающий анализ "кривой обучения". Советские ученые в 1960–1970-х разработали альтернативный подход, основанный на бурении опорно-технологических скважин, который был утвержден на государственном уровне и применялся повсеместно на территории бывшего СССР вплоть до начала 1990-х. В настоящей статье приведены результаты исследования, посвященного сравнительному анализу обоих методов применительно к задаче выбора рационального режима бурения шарошечными долотами. Установлено, что если планируемое количество скважин на некоторой площади составляет не менее 4-х, а прогнозируемое превышение продолжительности проводки 1-й скважины не меньше 2,6 раз над "техническим пределом", то бурение опорно-технологических скважин экономически более эффективно. Исследования продолжаются и следующая статья будет посвящена вопросам оптимизации бурения скважин безопорными долотами режущего типа. Исследования включают анализ результатов оптимизации режимов бурения лопастными долотами в СССР, которые аналогичны PDC по механизму разрушения породы, но отличаются по ресурсу, т. е. быстро теряют режущую способность, а также моделирования изменения механической скорости проходки современных долот PDC по мере износа вооружения с применением нейронных сетей.

Список литературы:

1. Gelfgat Ya.A., Gelfgat M.Ya., Lopatin Yu.S. Advanced Drilling Solutions: Lessons from the Former Soviet Union. Vol. 1. – Tulsa: PennWell Corporation, 2003. – Chapter 3. Well Drilling Optimization Methods in the FSU. – P. 199–290.
2. Методика проводки опорно-технологических скважин / Я.А. Гельфгат, Ю.С. Васильев, А.В. Орлов [и др.]. – 2-е изд. – М.: ВНИИБТ, 1971. – 39 с. – (Тр. ВНИИБТ. Вып. 61).
3. Millheim K.K. Proactively managed drilling operations optimize company performance // Oil & Gas J. – 2001. – Sept. – P. 71–77.
4. Эволюция мониторинга: от регистрации параметров геолого-технологических исследований до корпоративных информационных систем / Д.А. Кудрявцев, А.А. Макаров, Т.Н. Нестерова, У.Д. Кудрявцева // Каротажник. – 2024. – № 6(332). – С. 196–209.
5. Wright T.P. Factors Affecting the Cost of Airplanes // J. of the Aeronautical Sciences. – 1936. – Vol. 3, Issue 4. – P. 122–128. – DOI: 10.2514/8.155
6. Ikoku C.U. Application of Learning Curve Models to Oil and Gas Well Drilling // SPE California Regional Meeting, San Francisco, April 12–14, 1978. – DOI: 10.2118/7119-MS
7. Brett J.F., Millheim K.K. The Drilling Performance Curve: A Yardstick for Judging Drilling Performance // 61st SPE Annual Technical Conf. and Exhibition, New Orleans, LA, Oct. 5–8, 1986. – DOI: 10.2118/15362-MS
8. Hossain M.E. Fundamentals of Drilling Engineering. Examples for Beginners and Engineers (Wiley-Scrivener). – 1st Edition. – Beverly, Massachusetts: Scrivener Publishing, 2017. – 864 p.
9. Фингерит М.А. Рациональная эксплуатация шарошечных долот. – М.: Недра, 1965. – 103 с.
10. Погарский А.А. Автоматизация процесса бурения глубоких скважин. – М.: Недра, 1972. – 215 с.
11. Погарский А.А., Чефранов К.А., Шишкин О.П. Оптимизация процессов глубокого бурения. – М.: Недра, 1981. – 296 с.
12. Цуприков А.А. Интеллектуальная система адаптивного управления технологическим процессом бурения нефтегазовых скважин: дис. … д-ра техн. наук: 15.13.06. – Краснодар, 2021. – 429 с.
13. Бревдо Г.Д. Разработка и применение комплексной методики проектирования оптимального процесса углубления забоя разведочных скважин роторным способом: дис. … д-ра техн. наук: 05.15.10. – М., 1990. – 371 с.
14. Winters W.J., Warren T.M., Onyia E.C. Roller Bit Model with Rock Ductility and Cone Offset // 62nd SPE Annual Technical Conf. and Exhibition of the Society Petroleum Engineers, Dallas, Texas, Sept. 27–30, 1987. – P. 421–432. – DOI: 10.2118/16696-MS
15. Hareland G., Hoberock L.L. Use of Drilling Parameters to Predict In-Situ Stress Bounds // SPE/IADC Drilling Conf., Amsterdam, Netherlands, Febr. 22–25, 1993. – P. 457–471. – DOI: 10.2118/25727-MS
16. Бадалов Р.А. Кривые изменения механической скорости проходки и её аналитическое выражение // Изв. вузов. Нефть и газ. – 1958. – № 1. – С. 51–55.
17. Беркунов В.С., Леонов Е.Г. Обобщенные формулы для определения оптимальных значений времени отработки долота и его проходки // Стр-во нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 1999. – № 10. – С. 20–21.
18. Потапов О.А. Разработка метода оперативной оценки оптимального времени работы долота на забое в квазиоднородном интервале при роторном бурении: дис. … д-ра техн. наук: 25.00.15. – М., 2006. – 115 с.
19. Бражников В.А., Фурнэ А.А. Информационное обеспечение оптимального управления бурением скважин. – М.: Недра, 1989. – 206 с.
20. Bourgoyne A.T., Young F.S. A Multiple Regression Approach to Optimal Drilling and Abnormal Pressure Detection // Society of Petroleum Engineers J. – 1974. – Vol. 14, Issue 04. – P. 371–384. – DOI: 10.2118/4238-PA
21. Applied Drilling Engineering / A.T. Bourgoyne Jr, K.K. Millheim, M.E. Chenevert, F.S. Young Jr. – Richardson: Society of Petroleum Engineers, 1991. – 502 p. – (SPE Textbook Series. Vol. 2).
22. Ozbayoglu E. Rotary Drilling Bits // Fundamentals of Drilling Engineering / Ed. by R.F. Mitchell, S.Z. Miska. – Richardson, Texas: Society of Petroleum Engineers, 2011. – P. 311–384. – DOI: 10.2118/9781555632076-06