×
13.02.2018
218.016.24bf

Способ оптимального адаптивного управления процессом бурения нефтегазовых скважин по трем режимным параметрам

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для оптимального управления процессом. Техническим результатом является увеличение точности оптимального управления режимом бурения и увеличение механической скорости проводки скважины за счет оптимизации управления по математической модели с тремя регулируемыми параметрами и контролем достижения оптимума по минимуму вибрации бурильной колонны. Технический результат достигается способом оперативного оптимального управления процессом бурения скважин, при котором осуществляют адаптацию детерминированной модели дробно-степенного вида с тремя параметрами управления к условиям на забое изменением ее коэффициентов, вычислении оптимальных нагрузок на долото, скорости вращения долота, расхода бурового раствора и бурением скважины на оптимальных режимах, достижение которых определяется по минимуму частоты вибрации бурильной колонны. Способ предусматривает многократное обновление коэффициентов модели по результатам скважинных измерений скорости бурения, расчет оптимальных параметров управления по критерию "максимум механической скорости", выполнение бурения на рассчитанных параметрах с контролем достижения оптимума по минимуму вибрации бурильной колонны. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для оптимального управления процессом.

Известен способ регулирования процесса бурения по патенту SU 1231946, Е21В 44/00 от 27.11.1995, включающий использование модели процесса бурения, представляющей собой экспоненциальный тренд механической скорости проходки, которую получают в результате шести и более экспериментальных данных бурения в интервале пласта одинаковой буримости с последующей их аппроксимацией методом наименьших квадратов. Далее коэффициенты модели бурения подставляют в критерий «минимум стоимости метра проходки», содержащий выражение зависимости времени бурения t от осевой нагрузки на долото G, частоты его вращения n и расхода бурового раствора Q в виде полинома первой степени, и производят поиск минимума критерия методом штрафных функций. Полученные оптимальные параметры устанавливают на буровой установке и дальнейшее регулирование бурения производят на оптимальных уставках G, n и Q. Обновление модели производится через каждые 0,3 метра проходки. Одновременно рассчитывают время бурения до смены долота и по доверительному интервалу тренда механической скорости определяют границы пластов с одинаковой буримостью. Модель содержит параметры, представляющие геологию формации, окружающей ствол скважины. Система скважинного оборудования содержит измерительные приборы, расположенные над долотом на колонне бурильных труб. Измерения условий бурения содержат измерение по оценке параметров пласта. Автоматическая подстройка позволяет выполнять автоматическое оптимальное регулирование процесса углубления скважин, которое может быть использовано для прогнозирования оптимальных значений показателей работы долот при неоднородных по буримости пластах.

Недостатки: способ требует предварительного проведения факторного эксперимента для получения полиномиальной зависимости времени бурения от нагрузки на долото, частоты его вращения и расхода бурового раствора; полином первой степени может не обеспечить требуемую точность моделирования; рассчитанный оптимальный режим бурения не подтверждается при практическом бурении учетом минимума вибрации бурильной колонны.

Известен способ оптимизации процесса бурения по патенту RU 2588053, Е21В 44/00 от 27.05.2016, техническим результатом которого является повышение эффективности управления на основе реализации разработанной стратегии бурения, увеличение точности управления, компенсация автоколебаний бурильной колонны и как результат увеличение механической скорости проходки скважины. Предложен способ оптимизации процесса бурения, при котором осуществляется регулирование осевой нагрузки и угловой скорости вала привода в зависимости от расчетной стратегии бурения с компенсацией автоколебаний бурильной колонны на промежуточных этапах стратегии бурения по динамическому приращению крутящего момента.

Недостатки: управление ведется по двум режимным параметрам - осевой нагрузке на долото и угловой скорости вала привода, величина расхода раствора для удаления выбуренной породы не учитывается; применяются наземные, а не скважинные (наддолотные) приборы для нагрузки на долото и скорости его вращения; расчетная оптимальная стратегия бурения не подтверждается при практическом бурении учетом минимума вибрации бурильной колонны.

Известен способ оптимального адаптивного управления процессом бурения скважин (патент 2595027 RU С1, 20.08.2016).

Изобретение относится к области управления процессом бурения нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является оптимизация механического бурения по осевой нагрузке на долото. Технический результат достигается способом оптимального адаптивного управления процессом бурения, при котором осуществляют адаптацию детерминированной модели дробно-степенного вида к условиям на забое изменением ее коэффициентов, вычисление оптимальной осевой нагрузки и бурение скважины на оптимальных режимах, достижение которых контролируется по минимуму частоты вибрации бурильной колонны. Способ предусматривает многократное обновление коэффициентов модели по результатам скважинных измерений, расчет оптимальной осевой нагрузки на долото по критерию "максимум механической скорости", выполнение бурения на рассчитанных параметрах с контролем достижения оптимума по минимуму вибрации бурильной колонны.

Недостаток: способ предусматривает применение адаптивной модели бурения, по которой рассчитывается оптимальное значение режима бурения только одного параметра управления - осевой нагрузки на долото, при этом скорость его вращения и расход бурового раствора для удаления буренной породы не оптимизируются.

Задачей изобретения является разработка способа адаптивного оптимального управления процессом бурения нефтегазовых скважин с верхним приводом, роторным способом или с помощью гидравлического забойного двигателя.

Техническим результатом является увеличение точности оптимального управления режимом бурения и увеличение механической скорости проводки скважины за счет оптимизации управления по математической модели с тремя регулируемыми параметрами и контролем достижения оптимума по минимуму вибраций бурильной колонны. Технический результат достигается предложенным способом адаптивного управления процессом бурения скважин, при котором детерминированную модель процесса бурения, представляющую взаимодействие породы на забое скважины с долотом бурильной колонны и буровым раствором, постоянно обновляют через каждые 0,3 метра проходки на основе результатов скважинных измерений условий бурения и рабочих данных наземного оборудования, принятых от системы управления наземным оборудованием, осуществляют определение оптимальных параметров бурения на основе обновленной модели процесса бурения, передачу в систему управления наземным оборудованием данных об оптимальных параметрах бурения и многократное повторение операций получения, обновления, определения и передачи в ходе работы скважины, отличающимся тем, что управление осуществляют по детерминированной модели процесса бурения как функции не одного, а трех оптимизируемых параметров управления

где υм - механическая скорость проходки, м/ч; kб - размерный коэффициент буримости породы, представляющий модель пластов; G - осевая нагрузка на долото, Н; n - скорость вращения долота, об/мин; Q - расход бурового раствора, м3/с; bn, bG, bQ - коэффициенты формы функции υм=f(G, n, Q) по параметрам G, n, Q. Модель имеет математический экстремум по параметрам G, n и Q, что позволяет рассчитывать оптимальные осевую нагрузку на долото, скорость вращения долота и расход бурового раствора.

Способ предусматривает многократное обновление коэффициентов модели kб, bn, bG, bQ по результатам скважинных измерений, расчет оптимальных нагрузок на долото, скорости вращения долота и расхода бурового раствора по критерию "максимум механической скорости", выполнение бурения на рассчитанных параметрах с контролем достижения оптимума по минимуму вибрации бурильной колонны, определяемому датчиком вибрации.

Перечень фигур графических изображений

На фиг. 1 представлена зависимость скорости механического бурения от нагрузки на долото, скорости его вращения, расхода бурового раствора.

Управление производится по целевой функции

где υм - механическая скорость проходки, м/ч;

kб - размерный коэффициент буримости породы;

G - осевая нагрузка на долото, Н;

n - скорость вращения долота, об/мин;

Q - расход бурового раствора, м3/с;

bn, bG, bQ - коэффициенты формы функции υм=f(G, n, Q) по параметрам G, n, Q.

Способ оптимального адаптивного управления бурением реализуется следующим образом:

1. В начале бурения по заданным проектом данным (или из опыта бурильщика) по модели (1) рассчитываются оптимальные значения Gопт, nопт и Qопт для достижения максимума механической скорости υм=max.

2. Оптимальные параметры Gопт, nопт и Qопт устанавливаются на буровом оборудовании и производится бурение 0,3 м проходки с одновременным контролем вибрации колонны труб. Параметры G, n, Q, при которых достигается минимум вибрации колонны fвибр min, принимаются за оптимальные.

3. Полученное в ходе бурения значение механической скорости υм измеряется и по каналу обратной связи передается компьютеру.

4. Компьютер перерассчитывает значения коэффициентов kб, bn, bG, bQ модели (1), тем самым модель адаптируется к реальным условиям на забое.

5. Для модели с новыми коэффициентами определяется максимум функции (1), новые Gопт, nопт и Qопт устанавливаются на буровой, с ними производится новое бурение 0,3 метра проходки с измерением полученной скорости бурения и контролем уровня вибраций колонны и т.д.

Вторым вариантом оптимального управления механической скоростью является предварительный расчет для применяемого типа долота Gопт, nопт и Qопт для каждой породы из модели пластов с одинаковыми kб, bn, bG, bQ и соответствующими им частотами fвибр min на стадии разработки проекта на строительство скважины.


Способ оптимального адаптивного управления процессом бурения нефтегазовых скважин по трем режимным параметрам
Способ оптимального адаптивного управления процессом бурения нефтегазовых скважин по трем режимным параметрам
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 51-60 of 472 items.
13.01.2017
№217.015.846d

Контроллер управления обучением нейронной сети с генетическим алгоритмом

Изобретение относится к интеллектуальным контроллерам, использующим генетический алгоритм для поиска структуры нейронной сети и весовых коэффициентов ее синаптических связей. Техническим результатом является повышение скоростных характеристик поиска структуры нейронной сети и упрощение конечной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602973
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.855b

Способ утилизации нефтесодержащих отходов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к технологическим процессам утилизации нефтесодержащих отходов и рециклизованных фильтровочных и поглотительных отработанных масс, и может быть использовано на предприятиях нефтегазового комплекса и на предприятиях по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603150
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8572

Способ утилизации нефтесодержащих отходов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к технологическим процессам утилизации нефтесодержащих отходов, отработанного силикагеля и отходов масложировой промышленности. Предварительно разогретые до температуры 80-85°С нефтесодержащие отходы перемешивают с отходами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603149
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8748

Установка для газификации рисовой лузги

Изобретение относится к устройствам для газификации рисовой лузги с целью получения газа, пригодного для использования в газопоршневых генераторах. Установка для газификации рисовой лузги содержит реактор для газификации, сообщенный с узлом подготовки сырья, узлом подачи воздуха и узлом очистки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603368
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.883a

Устройство для вычисления функций

Изобретение относится к устройству для вычисления функций. Технический результат заключается в повышении достоверности информации. Устройство содержит схему управления, блок сдвига, компаратор, сумматор, счетчик искомого угла, блок умножителей, генератор импульсов, цифровой функциональный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602674
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.883d

Вафельное изделие профилактического назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству вафельных изделий. Вафельное изделие профилактического назначения включает вафельные листы, содержащие муку, меланж, масло растительное, питьевую соду, соль пищевую, лецитин, рисовые отруби RemyLive в количестве 15% от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602441
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.887e

Глазурь функционального назначения

Изобретение относится к области пищевой промышленности. Глазурь функционального назначения включает подсластитель, молочный продукт, функциональный растительный продукт, предварительно растопленное какао-масло, эмульгатор-разжижитель в виде лецитина, при этом в качестве эмульгатора-разжижителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602443
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8899

Сокосодержащий напиток

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к производству сокосодержащего напитка, и может быть использовано на предприятиях консервной отрасли. Напиток включает следующие компоненты, мас. %: сок яблочный - 42,0-45,0, пектиновый экстракт из жома клубней топинамбура -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602287
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.88eb

Способ подготовки семян подсолнечника к извлечению масла

Изобретение относится к производству растительных масел, в частности к способам подготовки семян подсолнечника к извлечению масла. Способ подготовки семян подсолнечника к извлечению масла предусматривает контроль перевейной фракции, которую осуществляют путем сепарирования на ситовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602291
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.895a

Сухая смесь для производства кексов функционального назначения

Изобретение относится к кондитерской промышленности и может быть использовано при производстве смесей для кексов профилактического назначения. Сухая смесь для производства кексов функционального назначения, включающая муку пшеничную, сахар-песок, меланж, аммоний углекислый, соль поваренную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602439
Дата охранного документа: 20.11.2016
Showing 51-60 of 210 items.
13.01.2017
№217.015.855b

Способ утилизации нефтесодержащих отходов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к технологическим процессам утилизации нефтесодержащих отходов и рециклизованных фильтровочных и поглотительных отработанных масс, и может быть использовано на предприятиях нефтегазового комплекса и на предприятиях по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603150
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8572

Способ утилизации нефтесодержащих отходов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к технологическим процессам утилизации нефтесодержащих отходов, отработанного силикагеля и отходов масложировой промышленности. Предварительно разогретые до температуры 80-85°С нефтесодержащие отходы перемешивают с отходами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603149
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8748

Установка для газификации рисовой лузги

Изобретение относится к устройствам для газификации рисовой лузги с целью получения газа, пригодного для использования в газопоршневых генераторах. Установка для газификации рисовой лузги содержит реактор для газификации, сообщенный с узлом подготовки сырья, узлом подачи воздуха и узлом очистки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603368
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.883a

Устройство для вычисления функций

Изобретение относится к устройству для вычисления функций. Технический результат заключается в повышении достоверности информации. Устройство содержит схему управления, блок сдвига, компаратор, сумматор, счетчик искомого угла, блок умножителей, генератор импульсов, цифровой функциональный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602674
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.883d

Вафельное изделие профилактического назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству вафельных изделий. Вафельное изделие профилактического назначения включает вафельные листы, содержащие муку, меланж, масло растительное, питьевую соду, соль пищевую, лецитин, рисовые отруби RemyLive в количестве 15% от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602441
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.887e

Глазурь функционального назначения

Изобретение относится к области пищевой промышленности. Глазурь функционального назначения включает подсластитель, молочный продукт, функциональный растительный продукт, предварительно растопленное какао-масло, эмульгатор-разжижитель в виде лецитина, при этом в качестве эмульгатора-разжижителя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602443
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8899

Сокосодержащий напиток

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к производству сокосодержащего напитка, и может быть использовано на предприятиях консервной отрасли. Напиток включает следующие компоненты, мас. %: сок яблочный - 42,0-45,0, пектиновый экстракт из жома клубней топинамбура -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602287
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.88eb

Способ подготовки семян подсолнечника к извлечению масла

Изобретение относится к производству растительных масел, в частности к способам подготовки семян подсолнечника к извлечению масла. Способ подготовки семян подсолнечника к извлечению масла предусматривает контроль перевейной фракции, которую осуществляют путем сепарирования на ситовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602291
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.895a

Сухая смесь для производства кексов функционального назначения

Изобретение относится к кондитерской промышленности и может быть использовано при производстве смесей для кексов профилактического назначения. Сухая смесь для производства кексов функционального назначения, включающая муку пшеничную, сахар-песок, меланж, аммоний углекислый, соль поваренную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602439
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8961

Низкоуглеводный бисквитный полуфабрикат

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве бисквитного полуфабриката и изделий из него. Низкоуглеводный бисквитный полуфабрикат, включающий муку, сладкий агент, меланж и растительный наполнитель, в качестве муки содержит смесь муки пшеничной и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602288
Дата охранного документа: 20.11.2016
+ добавить свой РИД