Разработка методики управления процессом бурения на основе комплексного анализа критериев
- 1 — Сибирский федеральный университет
- 2 — Сибирский федеральный университет
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.
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