Спосіб кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за визначеним температурним станом термодинамічної системи

Реферат: Винахід належить до нафтогазової галузі і може бути використаний для кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин. Спосіб кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за визначеним температурним станом термодинамічної системи, що ґрунтується на моделюванні нелінійних процесів методом найменших квадратів, за яким, згідно з винаходом, кореляцію режимів буріння здійснюють за змодельованою картою температурного поля моделюванням нелінійних процесів методом найменших квадратів з введенням поправочних коефіцієнтів величини температури для кожного конкретного середовища, які отримують UA 99668 C2 (12) UA 99668 C2 вимірюванням фактичних даних величин температур для конкретного родовища і в процесі моделювання величини температур термодинамічної системи на будь-якій глибині свердловини обчислюють за виразом Tz  a  bZ  cZ 2 , де Tz - температура свердловини на глибині Z , °С; a , b , c - поправочні коефіцієнти величини температури для конкретного середовища, які отримують обчисленням фактичних даних величин температур для конкретного родовища за системою рівнянь n n n  n a z i4  b z i3  c z i2  z i2  t i  i 1 i 1 i 1  i 1 n n n  n  z i3  b z i2  c zi  zi  t i , a  i 1 i 1 i 1 i 1  n n n  z i2  b zi  c  n  ti a  i 1 i 1 i 1  в яких величина температури t i відповідає глибині zi , а n - загальна сума обчислювальних            точок, на основі яких формують карту температурного поля термодинамічної системи, з урахуванням якої коригують подачу бурового розчину, тиск бурового розчину і зусилля на робочий орган буріння зі зміною глибини буріння. Використання способу кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за визначеним температурним станом термодинамічної системи дозволяє на основі змодельованої карти температурного поля термодинамічної системи для конкретного середовища забезпечити можливість коригування подачі бурового розчину, тиску бурового розчину і зусилля на робочий орган буріння зі зміною глибини буріння, і досягти зменшення затрат на проведення трудомістких фактичних замірів температур в процесі зміни глибини буріння, скорочення терміну оцінки температурного стану досліджуваного середовища і тим самим знизити собівартість бурових робіт при спорудженні свердловин. UA 99668 C2 5 10 15 Винахід належить до нафтогазової галузі і може бути використаний для кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин. Відомий спосіб кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за оцінкою температурного стану нафтоносних областей, за яким величина температури з глибиною оцінюється виразом tz=23,5+0,0179·z, (1) де tz - температура на глибині z, °C; z - глибина розрахункової точки у свердловині. [Мехтиев Ш.Ф., Геодекян А.А., Цатурянц А.Б. Геотермия нефтеносных областей Азербайджана и Туркмении. -М.: Наука, 1973]. Однак величина температури, отримана таким способом за наведеним виразом, має значні відхилення від фактичних величин через те, що ця залежність лінійна, тоді коли фактичні заміри засвідчують, що зміна температури з глибиною не підпорядковується лінійній залежності. Відомий також спосіб кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за оцінкою величини температури на підставі значень геотермічного градієнта, отриманих за результатами досліджень свердловин з використанням виразу t z  to  20 25 30 35 40 45 50 2 Гz lgz , (2) де to - температура на усті свердловини, °C; Гz - геотермічний градієнт, градус/метр, при цьому геотермічний градієнт має два значення: Гz=1 °C/33 м і Гz=1 °C/56 м. [Есьман Б.Н. Термогидравлика при бурении скважин. -М.: Недра, 1982]. Однак і цей спосіб не знайшов широкого застосування на практиці через те, що в його основі закладена залежність, яка також має лінійний характер, що веде до значних відхилень отримуваних результатів від фактичних даних. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, за технічною суттю є спосіб кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин моделюванням нелінійних процесів методом найменших квадратів [Лялюк Д.Ф. Диференціальне числення функцій декількох змінних. м. Івано-Франківськ, Факел, 2004]. Однак цей спосіб не знайшов застосування на практиці при спорудженні свердловин через суттєві відхилення змодельованих даних від фактичних значень, оскільки не передбачає використання поправочних коефіцієнтів температури для конкретного середовища. В основу винаходу поставлено задачу винайти ефективний спосіб кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за визначеним температурним станом термодинамічноїсистеми, який би ґрунтувався на моделюванні нелінійних процесів методом найменших квадратів шляхом відпрацювання залежності і введенням поправочних коефіцієнтів температури для конкретного середовища, які би максимально наближували змодельовані результати до фактичних значень температур вимірювального середовища і на основі сформованої карти температурного поля термодинамічної системи для конкретного середовища забезпечити можливість корегування подачі бурового розчину, тиску бурового розчину і зусилля на робочий орган буріння зі зміною глибини буріння, і досягти зменшення затрат на проведення трудомістких фактичних замірів температур в процесі зміни глибини буріння, скорочення терміну оцінки температурного стану досліджуваного середовища і тим самим знизити собівартість бурових робіт при спорудженні свердловин. Поставлена задача винаходу вирішується тим, що за способом кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за визначеним температурним станом термодинамічної системи, що ґрунтується на моделюванні нелінійних процесів методом найменших квадратів, згідно з винаходом, кореляцію режимів буріння здійснюють за змодельованою картою температурного поля моделюванням нелінійних процесів методом найменших квадратів з введенням поправочних коефіцієнтів величини температури для кожного конкретного середовища, які отримують вимірюванням фактичних даних величин температур для конкретного родовища і в процесі моделювання величини температур термодинамічної системи на будь-якій глибині свердловини обчислюють за виразом 2 Тz-=а+bZ+cZ , (3) де Тz - температура свердловини на глибині Z, °C; а, b,с - поправочні коефіцієнти величини температури для конкретного середовища, які отримують обчисленням фактичних даних величин температур для конкретного родовища за системою рівнянь 1 UA 99668 C2 n n n  n 4 3 2 2 a zi  b zi  c  zi   zi  t i i 1 i 1 i 1  i 1  n n n n  3 2 a zi  b zi  c  zi   zi  t i i 1 i 1 i 1  i 1  n n n 2 a zi  b zi  c  n   t i  i 1 i 1 i 1  , 5 10 15 20 (4) в яких величина температури ti відповідає глибині zі, а n - загальна сума обчислювальних точок, на основі яких формують карту температурного поля термодинамічної системи, з урахуванням якої коригують подачу бурового розчину, тиск бурового розчину і зусилля на робочий орган буріння зі зміною глибини буріння. Таким чином, за рахунок введення поправочних коефіцієнтів маємо можливість максимально наблизити реальні результати змодельованого температурного стану при спорудженні свердловин на будь-якій глибині, максимально наближені до фактичних даних, за рахунок чого зменшуються затрати і скорочується термін оцінки температурного стану термодинамічної системи для конкретного середовища, відпадає необхідність у проведенні трудомістких фактичних замірів температур в процесі зміни глибини буріння, оскільки спосіб дозволяє отримати реальну карту температурного поля і тим самим знизити собівартість бурових робіт коригуванням режимів буріння зі зміною глибини при спорудженні свердловин. Отже сукупністю відомих і пропонованих суттєвих ознак отримуємо технічний результат, достатній для вирішення задачі винаходу. Суть способу полягає в наступному. За результатами фактичних значень температур для конкретного родовища, як приклад для групи родовищ Охтирського нафтопромислового району (Анастасійське, Артюхівське, Корпнівське, Західно-Козіївське та ін.), визначають температурний стан обчислюванням за 2 виразом Тz-=а+bZ+cZ , але спочатку визначають поправочні коефіцієнти, використовуючи систему рівнянь (4) n n n  n 4 3 2 2 a zi  b zi  c  zi   zi  t i i 1 i 1 i 1  i 1  n n n n  3 2 a zi  b zi  c  zi   zi  t i i 1 i 1 i 1  i 1  n n n a zi2  b zi  c  n   t i  i 1 i 1 i 1  25 , підставляючи наявні дані фактичних замірювань для цього родовища, при цьому на підставі проведених розрахунків отримані поправочні коефіцієнти вводять у основний вираз, який набуває вигляду -3 2 -3 tz=22,28+(10,81·Z)·10 +1,847·Z ·10 . (5) Підставляючи в систему рівнянь конкретну глибину, для якої визначають величину температури, отримують результат, що практично відповідає реальному температурному стану термодинамічної системи. Результати обчислень, як приклад, для Західно-Козіївського нафтового родовища зводять у таблицю. 30 2 UA 99668 C2 Таблиця Глибина, м 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5 10 15 20 25 0 t1 t0 2 t0 3 t0 4 t0 5 25 27,5 29 30,5 32,5 35 39 43,5 47 51 54,5 58 62,5 66,5 70,5 75,5 86,5 92 95,5 99 107,5 112,5 120 127 24,51 26,9 29,43 32,11 34,94 37,91 41,03 44,3 47,72 51,29 55 58,87 62,87 67,03 71,33 75,78 85,13 90,03 95,07 100,26 105,6 111,09 116,72 122,5 27,1 30,7 34,2 37,8 41,4 45 48,6 52,1 55,7 59,3 62,9 66,5 70 73,6 77,2 80,8 87,9 91,5 95,1 98,7 102,3 105,84 109,42 113 28,8 32,8 36,6 40,2 43,7 47,1 50,5 58,8 57 60,2 63,2 66,5 69,6 72,7 75,8 78,8 84,9 87,8 90,8 93,8 96,7 99,6 102,53 105,4 26,6 29 31,2 33,3 35,4 37,4 39,4 41,3 43,2 45,1 47 49 50,9 52,8 54,4 56,2 59,6 61,4 63,2 65 66,9 68,35 70,1 71,57 На підставі отриманих даних моделюють графічну залежність (карту температурного поля). На фіг. наведено графічну залежність зміни фактичного значення температурного стану з глибиною, де крива 1 - фактичне значення t°, крива 2 - температура за виразом (5), крива 3 температура за виразом (1), крива 4 - температура за виразом (2), при Гz=1ºС/33 м, крива 5 температура за виразом (2), при Гz=1 °C/56 м, при цьому зміна, як видно із кривих, має нелінійну залежність. На основі запропонованої залежності формують карту температурного поля термодинамічної системи, з урахуванням конкретної глибини в процесі спорудження свердловини, коригують подачу бурового розчину, тиск бурового розчину і зусилля на робочий орган буріння зі зміною глибини буріння. Приклад 2. Для Артюхівського родовища з урахуванням поправочних коефіцієнтів основний вираз набуває такого виду: -3 2 -3 tz=20,995+(8,271·Z)·10 +2,07·Z ·10 . Пропоновані залежності отримані для групи родовищ Прилуцького нафтопромислового району та інших родовищ. Співставлення температурних кривих, наведених на змодельованій карті температурного поля, свідчить про високу точність пропонованого способу визначення температурного стану термодинамічної системи при спорудженні свердловин на нафтогазових родовищах України. Спосіб кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за визначеним температурним станом термодинамічної системи з використанням пропонованого винаходу дозволяє на основі змодельованої карти температурного поля термодинамічної системи для конкретного середовища забезпечити можливість коригування подачі бурового розчину, тиску бурового розчину і зусилля на робочий орган буріння зі зміною глибини буріння, і досягти зменшення затрат на проведення трудомістких фактичних замірів температур в процесі зміни глибини буріння, скорочення терміну оцінки температурного стану досліджуваного середовища і тим самим знизити собівартість бурових робіт при спорудженні свердловин. 3 UA 99668 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 Спосіб кореляції режимів буріння при спорудженні свердловин за визначеним температурним станом термодинамічної системи, що ґрунтується на моделюванні нелінійних процесів методом найменших квадратів, який відрізняється тим, що кореляцію режимів буріння здійснюють за змодельованою картою температурного поля моделюванням нелінійних процесів методом найменших квадратів з введенням поправочних коефіцієнтів величини температури для кожного конкретного середовища, які отримують вимірюванням фактичних даних величин температур для конкретного родовища і в процесі моделювання величини температур термодинамічної системи на будь-якій глибині свердловини обчислюють за виразом Tz  a  bZ  cZ 2 , де Tz - температура свердловини на глибині Z , °С; a , b , c - поправочні коефіцієнти величини температури для конкретного середовища, які отримують обчисленням фактичних даних величин температур для конкретного родовища за системою рівнянь n n n  n a z i4  b z i3  c z i2  z i2  t i  i 1 i 1 i 1  i 1 n n n  n  z i3  b z i2  c zi  zi  t i , a  i 1 i 1 i 1 i 1  n n n  z i2  b zi  c  n  ti a  i 1 i 1 i 1  в яких величина температури t i відповідає глибині zi , а n - загальна сума обчислювальних         20    точок, на основі яких формують карту температурного поля термодинамічної системи, з урахуванням якої коригують подачу бурового розчину, тиск бурового розчину і зусилля на робочий орган буріння зі зміною глибини буріння. 4 UA 99668 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5