×
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 71-80 of 472 items.
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
25.08.2017
№217.015.a558

N-алкилзамещенные бензо- и (пиридо[2,3-b]тиено)пирроло[1,2-a][1,4]диазепин-6-оны - антидоты гербицида гормонального действия 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты на подсолнечнике

Изобретение относится к новым синтетическим, химическим биологически активным веществам из ряда гетероциклических соединений формулы 1 a
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607629
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.b52a

Способ получения наноструктурированных покрытий титан-никель-гафний с высокотемпературным эффектом памяти формы на стали

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке покрытий титан-никель-гафний с эффектом памяти формы, и может быть использовано в металлургии, машиностроении и медицине. Способ получения наноструктурированного покрытия титан-никель-гафний с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614226
Дата охранного документа: 23.03.2017
25.08.2017
№217.015.b7d6

Устройство для вычисления тригонометрических функций

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к специализированным вычислителям. Технический результат заключается в снятии ограничений на аргумент вычисляемых функций в диапазоне от 0 до +∞. Технический результат достигается за счет устройства для вычисления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614931
Дата охранного документа: 30.03.2017
25.08.2017
№217.015.b7e2

Устройство для логарифмирования двоичных чисел

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вычисления значений логарифмической функции от двоичного аргумента. Технический результат заключается в обеспечении возможности получения результата логарифмирования двоичных чисел с меньшими погрешностями и повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614932
Дата охранного документа: 30.03.2017
25.08.2017
№217.015.bc80

Очки для защиты от ионизирующего излучения

Изобретение относится к медицине. Очки для защиты от ионизирующего излучения состоят из корпуса, выполненного в виде очковой обоймы, защитных стекол и средства крепления на голове. При этом очковая обойма состоит из двух окуляров, каждый из которых содержит защитное стекло, расположенное в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616216
Дата охранного документа: 13.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdc2

Рекуператор транспортного средства, оснащенный маховиком и упругими элементами

Изобретение относится к машиностроению, а именно к рекуперации энергии торможения. Рекуператор содержит вал рекуператора, на котором жестко закреплено четырехлучевое водило и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала рекуператора. На концах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616460
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdc6

Планетарный механизм преобразования вращательного движения в возвратно-вращательное

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к преобразователям вращательного движения в возвратно-вращательное и наоборот. Планетарный механизм преобразования вращательного движения в возвратно-вращательное содержит корпус, в котором соосно установлены входной и выходной валы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616457
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdd6

Способ переработки безлузгового ядра подсолнечника

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам подготовки растительного сырья, и может быть использовано в производстве растительного масла. Способ переработки безлузгового ядра подсолнечника включает насыщение безлузгового ядра подсолнечника этанолом концентрацией 99,8%, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616821
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bde8

Мармелад профилактического назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к композициям для производства мармелада. Мармелад профилактического действия включает патоку, сахар, абрикосовую камедь, экстракт гинкго (лат. Ginkgo ), сироп сорбитовый, а также смесь янтарной и лимонной кислот в соотношении 1:2....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616786
Дата охранного документа: 18.04.2017
Showing 71-80 of 210 items.
25.08.2017
№217.015.a558

N-алкилзамещенные бензо- и (пиридо[2,3-b]тиено)пирроло[1,2-a][1,4]диазепин-6-оны - антидоты гербицида гормонального действия 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты на подсолнечнике

Изобретение относится к новым синтетическим, химическим биологически активным веществам из ряда гетероциклических соединений формулы 1 a
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607629
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.b52a

Способ получения наноструктурированных покрытий титан-никель-гафний с высокотемпературным эффектом памяти формы на стали

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке покрытий титан-никель-гафний с эффектом памяти формы, и может быть использовано в металлургии, машиностроении и медицине. Способ получения наноструктурированного покрытия титан-никель-гафний с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614226
Дата охранного документа: 23.03.2017
25.08.2017
№217.015.b7d6

Устройство для вычисления тригонометрических функций

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к специализированным вычислителям. Технический результат заключается в снятии ограничений на аргумент вычисляемых функций в диапазоне от 0 до +∞. Технический результат достигается за счет устройства для вычисления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614931
Дата охранного документа: 30.03.2017
25.08.2017
№217.015.b7e2

Устройство для логарифмирования двоичных чисел

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вычисления значений логарифмической функции от двоичного аргумента. Технический результат заключается в обеспечении возможности получения результата логарифмирования двоичных чисел с меньшими погрешностями и повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614932
Дата охранного документа: 30.03.2017
25.08.2017
№217.015.bc80

Очки для защиты от ионизирующего излучения

Изобретение относится к медицине. Очки для защиты от ионизирующего излучения состоят из корпуса, выполненного в виде очковой обоймы, защитных стекол и средства крепления на голове. При этом очковая обойма состоит из двух окуляров, каждый из которых содержит защитное стекло, расположенное в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616216
Дата охранного документа: 13.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdc2

Рекуператор транспортного средства, оснащенный маховиком и упругими элементами

Изобретение относится к машиностроению, а именно к рекуперации энергии торможения. Рекуператор содержит вал рекуператора, на котором жестко закреплено четырехлучевое водило и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала рекуператора. На концах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616460
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdc6

Планетарный механизм преобразования вращательного движения в возвратно-вращательное

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к преобразователям вращательного движения в возвратно-вращательное и наоборот. Планетарный механизм преобразования вращательного движения в возвратно-вращательное содержит корпус, в котором соосно установлены входной и выходной валы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616457
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdd6

Способ переработки безлузгового ядра подсолнечника

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам подготовки растительного сырья, и может быть использовано в производстве растительного масла. Способ переработки безлузгового ядра подсолнечника включает насыщение безлузгового ядра подсолнечника этанолом концентрацией 99,8%, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616821
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bde8

Мармелад профилактического назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к композициям для производства мармелада. Мармелад профилактического действия включает патоку, сахар, абрикосовую камедь, экстракт гинкго (лат. Ginkgo ), сироп сорбитовый, а также смесь янтарной и лимонной кислот в соотношении 1:2....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616786
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bdf1

Пищевая композиция для производства вафель

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству мучных кондитерских изделий, таких как вафли. Пищевая композиция включает мучную смесь, содержащую пшеничную муку и муку из семян тыквы, взятые в соотношении 4:1, желтки, бикарбонат натрия, фосфатиды, соль и воду,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616782
Дата охранного документа: 18.04.2017
+ добавить свой РИД