Разработка методики управления процессом бурения на основе комплексного анализа критериев

В. В. Нескоромных, М. С. Попова

Аннотация


Соответствие требованиям к буровым работам достигается введением прогрессивных подходов в управлении процессом бурения. Основным требованием является снижение временных и материальных затрат на прохождение скважины. Повышение скорости бурения обеспечивается рациональным подбором породоразрушающего инструмента и режимов его использования. Разработка нового поколения породоразрушающего инструмента – трудоемкий процесс и нуждается в системном, комплексном подходе. Чтобы высокие затраты на разработку и изготовление инструмента окупались, не увеличивая существенно себестоимость буровых работ, значительное внимание следует уделять научно обоснованным методикам его отработки. При бурении скважин с применением забойных телеметрических систем при полном компьютерном сопровождении процесса бурения имеется обоснованная возможность использования методики управления, основанной на объективных результатах бурового процесса, поступающих непосредственно с забоя скважины в режиме реального времени. Применение полного факторного эксперимента является оправданным для обработки данных, влияющих на показатели бурения.

Целью исследований является разработка методики управления процессом бурения на основе комплексного анализа критериев в режиме онлайн. Объекты исследований: механизм разрушения горной породы при бурении; параметры, влияющие на процесс бурения скважин; оптимизация процессов бурения скважин. В исследовании использованы: экспериментальное бурение алмазным инструментом на стенде, метод полного факторного эксперимента, аналитические исследования.

В статье выделены факторы, влияющие на эффективность работы алмазного породоразрушающего инструмента в процессе бурения скважины, отмечены основные критерии, влияющие на эффективность процесса бурения. А также описан механизм объемного разрушения, определены условия разрушения горной породы при различных режимах бурения и зависимости изменения углубления за оборот от параметров режимов бурения. Рассмотрена методика управления параметрами режима бурения, позволяющая определить по косвенным признакам режим разрушения горной породы на забое скважины и выбрать оптимальные значения параметров режима бурения, которые соответствуют наиболее выгодным условиям.

 


Ключевые слова


алмазное бурение; полный факторный эксперимент; алмазные буровые инструменты; управление процессом бурения; отработка бурового инструмента

Полный текст:

PDF PDF (English)

Литература


Gorelikov V.G., Blinov G.A. Study of wells deepening mechanism at diamond drilling. Tekhnika, tekhnologiya i organizatsiya geologorazvedochnykh rabot. 1994. N 6, p. 53-55 (in Russian).

Grachev Yu.P., Plaksin Yu.M. Mathematical methods of experiment planning. Moscow: DeLi print, 2005, p. 296.

Tret'yak A.Ya., Popov V.V., Grossu A.N., Borisov K.A. Innovative approaches to the design of highly efficient rock cutting tools. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2017. N 8, p. 225-230 (in Russian).

Litvinenko V.S., Dvoinikov M.V. Justification of the Technological Parameters Choice for Well Drilling by Rotary Steerable Systems. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 235, p. 24-29. DOI: 10.31897/PMI.2019.1.24

Neskoromnykh V.V., Borisov K.I. Analytical study of the process of cutting-chipping rocks with a PDC bit. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2013. Vol. 323. N 1, p. 191-195 (in Russian).

Neskoromnykh V.V. Optimization in geological survey production. Moscow: INFRA-M; Krasnoyarsk: Sibirskii federal'nyi universitet, 2015, p. 199 (in Russian).

Neskoromnykh V.V., Popova M.S. Basis of the system approach to drilling tool design. Stroitel'stvo neftyanykh i gazovykh skvazhin na sushe i na more. 2018. N 8, p. 26-31. DOI: 10.30713/0130-3872-2018-8-26-31

Neskoromnykh V.V. Rock destruction during well drilling. Moscow: INFRA-M; Krasnoyarsk: Sibirskii federal'nyi universitet, 2015, p. 336 (in Russian).

Vozdvizhenskii B.I., Vorob'ev G.A., Gorshkov L.K. et al. Improving the efficiency of core diamond drilling. Moscow: Nedra, 1990, p. 208 (in Russian).

Zybinskii P.V., Bogdanov R.K., Zakora A.P., Isonkin A.M. Superhard materials in exploration drilling. Donetsk: Nord-Press, 2007, p. 244 (in Russian).

Brook B. Principles of diamond tool technology for sawing rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2002. Vol. 39. Iss. 1, p. 41-58. DOI: 10.1016/S1365-1609(02)00007-2

Hasan A.R., Kabir S. Wellbore heat-transfer modeling and applications. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2012. Vol. 86-87, р. 127-136. DOI: 10.1016/S.petrol.2012.03.021

Huang H., Lecampion B., Detournay E. Discrete element modeling of tool-rock interaction I: Rock cutting. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2013. Vol. 37. Iss. 13. P. 1913-1929. DOI: 10.1002/nag.2113

Aslaksen H., Annand M., Duncan R., Fjaere A., Paez L., Tran U. Integrated FEA modeling offers system approach to drillstring optimization. Society of Petroleum Engineers. SPE Drilling Conference. 2006. 21-23 February. Miami, Florida, USA, p. 669-684. DOI: 10.2118/99018-MS

Litvinenko V.S. XVIII International Coal Preparation Congress: Saint-Petersburg, 28 June-01 July 2016. Springer International Publishing. 2016. Vol. 1, р. 1196. DOI: 10.1007/978-3-319-40943-6

Ai Z., Han Y., Kuang Y., Wang Y., Zhang M. Optimization model for polycrystalline diamond compact bits based on reverse design. Advances in Mechanical Engineering. 2018. Vol. 10. Iss. 6. DOI: 10.1177/1687814018781494

Zanevskii O.A., Ivakhnenko S.A., Il’nitskaya G.D., Zakora A.P., Bogdanov R.K., Karakozov A.A., Popova M.C. Production of coarse-grained high-strength microgrits to be used in drilling tools. Journal of Superhard Materials. 2015. Vol. 37. Iss. 2, p. 132-139. DOI: 10.3103/S1063457615020082

Su O., Akcin N.A. Numerical simulation of rock cutting using the discrete element method. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2011. Vol 48. Iss. 3, p. 434-442. DOI: 10.1016/j.ijrmms. 2010.08.012




DOI: http://dx.doi.org/10.31897/pmi.2019.6.701

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.