×
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 61-70 of 472 items.
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
13.01.2017
№217.015.89b8

Способ утилизации нефтесодержащих отходов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к технологическим процессам утилизации нефтесодержащих отходов, отработанного сорбента ОДМ-2Ф (отхода после адсорбционной очистки нефтесодержащих сточных вод) и рециклизованных фильтровочных и поглотительных отработанных масс...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602440
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.89d6

Мучное кондитерское изделие функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству мучных кондитерских изделий. Мучное кондитерское изделие функционального назначения в виде затяжного печенья, включающее муку, подслащивающий агент в виде сахара, соль, воду температурой 18-23°C в количестве,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602289
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8dd9

Способ получения высокотемпературного многослойного композита на металлической поверхности

Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605018
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8efc

Способ и устройство для получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия

Изобретение относится к способу получения питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия и устройству для его осуществления. Способ включает охлаждение питьевой воды путем добавления гранул твердого диоксида углерода в соотношении воды к диоксиду углерода 1 : 10, перемешивание в течение 15-20...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605123
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8f77

Функциональная кондитерская смесь для изготовления марципана

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству кондитерских изделий. Предложена функциональная кондитерская смесь для изготовления марципана, включающая подслащивающий компонент, патоку, размолотые ядра абрикосовой косточки, вкусоароматический компонент и наполнитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605195
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.9015

Способ производства желейного мармелада

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской, а именно композициям для производства мармелада. Способ производства желейного мармелада включает подготовку сырья, приготовление раствора желирующего вещества, приготовление сиропа, содержащего сахар, патоку, воду,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604008
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.923c

Способ получения многослойных композитных покрытий

Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных износостойких материалов конструкционного назначения и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в промышленности. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605717
Дата охранного документа: 27.12.2016
24.08.2017
№217.015.9585

Заменитель кофе и способ его производства

Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Заменитель кофе содержит березовый гриб чага в количестве 35,0-45,0%, плоды шиповника в количестве 20,0-30,0%, плоды боярышника кроваво-красного в количестве 20,0-30,0%, корень цикория обыкновенного в количестве 5,0-13,5%, плоды перца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608652
Дата охранного документа: 23.01.2017
25.08.2017
№217.015.9d42

Способ получения алкогольного напитка

Перегородки грецких орехов и череду трехраздельную настаивают на спирте этиловом ректификованном "Экстра" при соотношении соответственно 5:1:100 в течение 7 суток при перемешивании 10 минут каждые двенадцать часов, фильтруют, настой доводят талой водой до крепости 18-20 об.%. В настой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610413
Дата охранного документа: 10.02.2017
Showing 61-70 of 210 items.
13.01.2017
№217.015.89b8

Способ утилизации нефтесодержащих отходов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к технологическим процессам утилизации нефтесодержащих отходов, отработанного сорбента ОДМ-2Ф (отхода после адсорбционной очистки нефтесодержащих сточных вод) и рециклизованных фильтровочных и поглотительных отработанных масс...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602440
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.89d6

Мучное кондитерское изделие функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству мучных кондитерских изделий. Мучное кондитерское изделие функционального назначения в виде затяжного печенья, включающее муку, подслащивающий агент в виде сахара, соль, воду температурой 18-23°C в количестве,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602289
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8dd9

Способ получения высокотемпературного многослойного композита на металлической поверхности

Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605018
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8efc

Способ и устройство для получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия

Изобретение относится к способу получения питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия и устройству для его осуществления. Способ включает охлаждение питьевой воды путем добавления гранул твердого диоксида углерода в соотношении воды к диоксиду углерода 1 : 10, перемешивание в течение 15-20...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605123
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8f77

Функциональная кондитерская смесь для изготовления марципана

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству кондитерских изделий. Предложена функциональная кондитерская смесь для изготовления марципана, включающая подслащивающий компонент, патоку, размолотые ядра абрикосовой косточки, вкусоароматический компонент и наполнитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605195
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.9015

Способ производства желейного мармелада

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской, а именно композициям для производства мармелада. Способ производства желейного мармелада включает подготовку сырья, приготовление раствора желирующего вещества, приготовление сиропа, содержащего сахар, патоку, воду,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604008
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.923c

Способ получения многослойных композитных покрытий

Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных износостойких материалов конструкционного назначения и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в промышленности. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605717
Дата охранного документа: 27.12.2016
24.08.2017
№217.015.9585

Заменитель кофе и способ его производства

Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Заменитель кофе содержит березовый гриб чага в количестве 35,0-45,0%, плоды шиповника в количестве 20,0-30,0%, плоды боярышника кроваво-красного в количестве 20,0-30,0%, корень цикория обыкновенного в количестве 5,0-13,5%, плоды перца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608652
Дата охранного документа: 23.01.2017
25.08.2017
№217.015.9d42

Способ получения алкогольного напитка

Перегородки грецких орехов и череду трехраздельную настаивают на спирте этиловом ректификованном "Экстра" при соотношении соответственно 5:1:100 в течение 7 суток при перемешивании 10 минут каждые двенадцать часов, фильтруют, настой доводят талой водой до крепости 18-20 об.%. В настой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610413
Дата охранного документа: 10.02.2017
25.08.2017
№217.015.a43a

Макаронные изделия профилактического назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве макаронных изделий повышенной биологической ценности. Макаронные изделия профилактического назначения, содержащие муку пшеничную, функциональную добавку, воду, в качестве функциональной добавки содержат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607350
Дата охранного документа: 10.01.2017
+ добавить свой РИД