автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Научно-методические основы расчета потребности спецматериалов для буровых и тампонажных растворов с целью повышения эффективности их использования

Уе 323$ сГ 28- об, ез

НПО "БУРЕНИН"

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (ВНИИКРнефть)

На правах рукописи

ВАРТУМЯН Георгий Тигранович УДК (622.244.4.06+622.245.422)001.24

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЁТА ПОТРЕБНОСТИ СПЕЦМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ БУРОВЫХ И ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 05.15.10 -Бурение нефтяных и газовых скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Краснодар 1989

Диссертационная работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском и проектном институте по креплению скважин и буровым растворам (ВНИИКРнефть)

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор В.А.Данилов

доктор технических наук А.Г.Потапов

доктор технических наук,

профессор Н.А.Колесников

Ведущая организация (предприятие) - ВНШОЭНГ

Защита состоится __________ 1989 г. в _ час

на заседании специализированного совета Д 104.04.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Всесоюзном научно-исследовательском и проектном институте по креплении скважин и буровым растворам (ВНИИКРнефть) НПО "^трение" по адресу: 350624, г.Краснодар, ул.Мира, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИКР-нефти НПО "Бурение" (Краснодар, Мира, 34).

Автореферат разослан "_" _ 1989 г.

Ученый секретарь

специализированного совета

Л. И. Рябова

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема эффективного использования материальных ресурсов всегда была и остается одной из важнейших проблем экономического развития народного хозяйства СССР. Об этом свидетельствуют решения съездов, пленумов ЦК КПСС; постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в которых подчеркивается народнохозяйственная вазность решения указанной проблем.

Стояще перед нефтегазовой промышленностью задачи на перспективу (1995-2000 гг.) обусловливают увеличение объемов бурения в 2-2,5 раза. Это потребует привлечения больших лвдских ж материальных ресурсов в такие трудоемкие и ыатериалоемкие процессы, как строительство сквагин и их ремонт.

В настоящее время затраты на материалы в отрасли уже составляют 30 % в эксплуатационном и более 25$ -в разведочном бурении от общих расходов на строительство сквагин. Причем 15 % стоимости приходится на материалы и химические реагенты для буровых и таыпонааннх растворов. Только по Миннефтепрому за 1987 г. расход спеццементов превысил 1500 тыс.тонн, утяжелителей - 900 тыс. тонн, липгосульфояатов - 75 тыс.тонн, глинопорошков - 300 тыс. тонн. Снижение всего на I % расхода этих материалов позволит увеличить объем проходки на 20СН-300 тыс.метров без дополнительных затрат средств на производство спецматериалов.

Существующие в отрасли методы определения потребностей в материалах для буровых и тампонажных растворов практически заключались в корректировке на последующие года фактического объема потребления и нсрм расхода материалов за предшествующие года с учетом заданий по их снижению и плановых объемов бурения.

Проектирование строительства скважин проводилось на основании укрупненных норы расхода материалов, в которых не отражаются специфические особенности бурения: разнообразие геолого-физических, географических, технологических условий бурения и связанная с этим большая номенклатура применяемое материалов и химических реагентов; наличие случайных возмущений (осложнения, аварии и др.), связанных с неточностью геологической информации и несовершенством проектных решений.

Б такой ситуации, естественно, агрегированные по проектам потребности в спецматериаяах не всегда совпадали с фактически выделенными ресурсами.

В отрасли не существовало утвержденных методик, регламентирующих расчеты потребности сырья и материалов на производство спец-«-материалов для промывки и крепления скважин (глинопорошки, утяжелители, КССБ, ФХЛС, УЩР и др.). Нормативы технологических потерь и отходов прй производстве спецматериалов не имели ни теоретического, ни статистического обоснования.

Не существовало каких-либо теоретических или эмпирических моделей расчета и прогнозирования потребностей материалов на осложнения и ремонтно-изоляционные работы. Расход материалов при этом вообще не регламентировался, а-израсходованные объемы материалов описывались соответствующими актами без должного технико-экономического обоснования. Все это носило волюнтаристический характер, в основу решений принимались субъективные оценки и пожелания подотчетных лиц.

Такой подход не позволял проводить анализ причин отклонений фактического расхода материала от планируемого, проводить сравнение эффективности применения различных материалов в бурении и РИР, оперативно учитывать совершенствующуюся технологию ведения работ, накопленные научные знания и опыт с целью дальнейшего

совершенствования проектирования и управления технологическими процесса?.® строительства скважин.

В этой связи проблема эффективного использования сырья и материалов в бурении весьма актуальна для нефтегазодобывающей отрасли.

Объективной основой решения проблемы эффективного использования материалов для буровых и тампонажных растворов является научно обоснованное их нормирование, т.е. установление плановой меры расхода сырья и материалов как в сфере производства, так и в сфере их потребления.

Необходимо отметить, что названная проблема, как самостоятельная, рассматривается впервые. Выполненные ранее работы в 'АзИШЖЕХШе, Азншшнефти, БНИИБТ, БНИИКРНефти, БНИИОШГе, 1НИ, МИНГе, СевКавнипинефти, Укршдашд, УНИ и других институтах охватили отдельные стороны этой сложной и многогранной проблемы.

Данная работа является логическим обобщением накопленных в отрасли знаний и опыта, а также теоретических и методологических принципов ВНИЖРнефти, положенных в основу решения проблемы эффективного использования спецматериалов для буровых -и тампонажных растворов.

Цель работы. Разработка и внедрение научных овнов расчета потребности сдецматериалов для буровых и тампонажных растворов, направленных на повышение 'эффективности их использования.

Основные задачи. I. Разработка методических и теоретических основ создания комплексной системы нормирования производства спецматериалов и их использования в процессе промывки и крепления скважин.

2. Разработка расчетно-аналитических методов определения потребности в сырье и материалах при производстве спецматериалов, при проектировании и управлении технологическими процессами промывки и крепления.

3. Выбор методов прогнозирования и корректировки прогноза геолого-физических полей при различном объеме априорной информации с целью предупреждения осложнений, оперативного расчета объемов, материалов на их ликвидацию и проведение ремонтно-изоляцион-ных работ.

4. Разработка методов оперативного построения математических моделей управления технологическими процессами промывки и крепле-ш по устьевой информации с целью эффективного использования спецматериалов; идентификация рецептур буровых и тампонажных растворов, обеспечивающих заданные показатели свойств.

5. Математическое моделирование функционирования УЕР и ре -монтных служб НГДУ для определения динамики изменения объемов работ и потребностей в материалах на промывку, крепление скважин и ремонтно-изоляционные работы.

Научная новизна. Разработаны принципиально новые (по сравнению с СУСН и СЭСН) методы расчета в процессе проектирования: расхода материалов и химических реагентов для буровых растворов с учетом коэффициентов технологических потерь на фильтрацию и коркообразование, потерь раствора на очистных устройствах, степени очистки и допустимого содержания выбуренной породы в растворе, скорости бурения и подачи насосов; расхода цемента и химических реагентов для тампонажных растворов с учетом технологических потерь на промывку и опрессовку линий обвязки и выход на режим цементировочных агрегатов; потребности в спецматериалах по всей номенклатуре на планируемый год по месторождению, УБР и ПО в целом.

Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации расхода сырья и материалов для буровых и тампонажных растворов в процессе их производства и использования.

При этом разработаны и опробованы новые метода: оперативного построения моделей технологических процессов по устьевой информации с целью снижения расхода спецматериалов на реализацию проектных решений процессов промывки и крепления; восстановления рецептур буровых и тампонажных растворов по заданным свойствам для оперативного управления их составом по критерию минимума расхода спецматериалов; оперативного распределения дефицитных спецматериалов по всем одновременно строящимся в УБР скважинам

для выполнения планового объема проходки; контроля и управления технологическими процессами производства спецматериалов с целью обеспечения заданных (по ГОСТ и ТУ) показателей их качества.

Разработан и апробирован модифицированный метод прогнозирования случайных полей геолого-физических признаков, вероятностных полей возможных осложнений, полей интенсивности поглощений, расхода материалов на ликвидацию поглощений и способ корректировки прогнозов для оперативного планирования потребности в материалах и их эффективного использования.

Впервые разработана математическая модель функционирования УБР и ремонтных служб НЦДУ, использующая метод динамики средних, и определена динамика изменения потребности в спецматериалах на бурение и ремонт скважин.

Основные защищаемые результаты

1. Комплексная система нормирования спецматериалов в бурении и основные принципы расчета потребности спецматериалов для буровых и тампонажных растворов на этапах проектирования, планирования и оперативного управления строительством скважин.

2. Установленные аналитическими и статистическими метода® нормативы технологических потерь (и отходов) сырья и материалов в производстве спецматериалов и потерь буровых и тампонажных растворов в процессе промывки и крепления скважин.

3. Модифицированные адаптивные методы прогнозирования полей геолого-физических признаков пластов, полей интенсивности поглощений и объемов расхода растворов на их ликвидацию.

4. Комплексный методический подход к моделированию динамики функционирования УЕР ж ремонтных служб НЕДУ для оперативного определения потребности спецматериалов на колонну, скважину, месторождение и распределения спецматериалов по объектам строительства и ремонта.

Практическая ценность и реализация результатов работыв промышленности

Основные исследования выполнены в соответствии с общеотраслевыми научно-техническими программами; Координационным планом НИР в области совершенствования нормирования материально-технических ресурсов на 1976-1980 гг.; Комплексным координационным планом разработки и реализации важнейших работ по улучшению нормирования МТ и -ТЭР на 1981-1985 гг. ; Комплексной научно-технической программой ОЦ 026, утвержденной 1КНТ СМ СССР и Госпланом СССР № 473/249 от 12.12.80 г. по заданию 01.13 "Создать и ввести в действие АСУ технологическими процессами и производством бурения в ПО "Татнефть"; постановлением ЩГГ СССР от 30.10.85. Ш 555 и Комплексной программой работ создания и внедрения в буровых организациях Миннефтепрома интегрированных систем управления производством и технологическими процессами бурения скважин, в том числе на основе микропроцессорной техники, на 1986-1990 гг. , утвержденной 25.07.86.

I. Результаты диссертационной работы явились научной основой разработанных во ВНИИКРнефти и внедренных в Маннефтепроме методик, методических указаний и руководящих документов, среди которых 13 руководящих документов, 3 методических указания и руководства.

2. По материалам диссертационной работы получены одно авторское свидетельство, два программных средства передано в ГЪсФАП: "Прогнозирование объемов работ и числа бригад капитального ремонта скважин" (инв.номер 50880000273), "Прогноз случайных полей" (инв.номер 50880000295).

3. Решением совета директоров КШЦ Миннефтепрсма за № 98-017/705 от 21.10.83, в планы работ КИВЦ производственных объединений включена эксплуатация программ по расчету потребности спецматериалов для буровых и тампонажных растворов.

4. Материалы диссертационной работы вошли в OCT 39-119-81 "Отраслевая система управления качеством продукции. Количественные методы оптимизации контроля качества спецматериалов", Спра- ■ вочник инженера по бурению (М. .Недра, 1985, т.2),"Основы планирования и управления буровым производством и технологическими процессами", учебные пособия и монографии.

Разработанные принципы теоретико-экспериментального определения расхода спецматериалов для буровых и тампонажных растворов использованы:

при разработке во ВНИИКРвефти отраслевых методик по определению объемов отработанных буровых растворов при строительстве скважин (РД 39-3-819-82) и по нормированию расхода нефтепродуктов на установку нефтяных ванн и'промывку скваяин при испытании (РД 39-3-866-83);

при выполнении НИР ВНИИКЕнефти по темам: "Типовая комплексная система управления процессами промывки скважин" (ВНШКЕнефть, 1986, номер гос.per. 01.133.00.16358), "Комплексная система организации и управления производством буровых работ" (ВНИИКРнефть, 1985, номер гос.per. 01.83.0016325), "Комплекс программ для ЭВМ по расчету норм расхода материалов и химреагентов на приготовление бурового и ташонажного растворов (по договору 88.0844.88);

при разработке "Автоматизированной системы управления производством (АСУП) Азнакаевского УЕР (первая очередь) в составе: прогнозирование расхода материалов на осложнения (поглощения) и расчет потребности материалов для буровых и тампонажных растворов? сданной в промышленную эксплуатацию 28.12.87 г.

Кроме того,на уровне производственных объединений: выполнены расчеты потребности спецматериалов для буровых и тампонажных растворов на 1980, 1984 и 1985 гг. по объединениям "Егавтюменнефтегаз", "Краснодарнефтегаз" и на 1989-1990 гг.-по объединениям "Арктикморнефтегазразведка" и "Томскнефть" (Стрежев-ское УБР);

переданы методическое и программное обеспечение по расчету потребности спецматериалов в производственные объединения "Азнефть", "Грознефть", "Куйбышевнефть", "Укрнефть", "Арктикморнефтегазраз -ведка" и "Томскнефть" (Стрежевское УБР);

выполнены расчеты объемов ремонтных работ и потребности материалов на их проведение для объединений "Нижневартовскнефть" на 1983-1984 гг. и "Ноябрьскнефтегаз" на 1989 г.;

внедрены на заводах БПО ЧСоюзнефтеспецматериалн"нормативы технологических потерь и отходов, а также методики по нормированию сырья и материалов в производстве глинопорошков, утяжелителей, спеццементов,КССБ, ФХЛС, УЩР;

выполнены расчеты потребности спецматериалов (1983-1985 гг.) при проектировании 12 скважин для объединения "Грузнефть", проводимом Грузинским комплексным научно-исследовательским и проектным отдалением (ГрузКНШО) СевКавнипинефти.

йсономический эффект при практическом использовании только одной методики нормирования расхода материалов для буровых растворов по трем производственным объединениям "Грознефть", "Главтгазен-нефтегаз" и "Томскнефть" (Стреиевское УБР) составил около I млн.

рублей; прогнозный эффект от внедрения данной разработки оценивается 5-6 млн.рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на:. 1,П,Ш,1У Всесоюзных научно-технических конференциях "Применение вероятностно-статистических методов в бурении и нефтедобыче" (г.Баку, 1972,1976,1980,1984 гг.); Всесоюзном семинаре по гидравлике промывочных и цементных растворов (г.Гомель, 1973 г.); 1У Республиканской конференции по физико-химии, технологии получения и применения дисперсных систем промывочных жидкостей и тампонаяных растворов (г.Киев, 1977 г.); Всесоюзных совещаниях и семинарах по нормировании расхода материалов (г.Бэленджик, 1978; г.Душанбе, 1979; г.Геленджик, 1980; г.Ивано-Франковск, 1981); Всесоюзных школах-семинарах по применению математических методов в бурении и нефтедобыче (г.Туапсе,1980 и 1982гг.;

г.Геленддик, 1986 и 1988 гг.); Всесоюзном семинаре "Новые достижения в гидравлике промывочных растворов и тампонатаых систем" (г.Ивано-Франковск, 1982 и 1984 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 60 печатных работах и 9 научно-технических отчетах.

Структура и. объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, изложена на 328 стр. машинописного текста, содержит 29 рисунков и 35 таб--лиц. Список использованной литературы включает 210 наименований советских и зарубежных авторов. Приложения помещены в отдельном томе на 70 стр.

Выполнение столь большого объема работ при подготовке диссертационной работы и внедрения рекомендаций не было бы возможным без плодотворного сотрудничества автора с сотрудниками ВНИИКР-

нефти и специалистами производственных объединений: А.Г.Аветисо-вым, А.А.Арутздовым, В.Й.Аникиным, В.С.Барановым, А.Н.Цурыкиным, Г.Г.1Ъбузовым, В.Н.Детковым, Д.Х.Дшмзрсаметовым, В.И.Дурневым, С.А.КеЕорковым, А.Т.Кошелевым, А.С.Макаряном, С.И.Мхятаровыы, Э.А. Нагаевой, Л.П.Осипенно, В.И.Еябчеяко и др.

Автор выражает благодарность академику АН АзССР А.Х.ЬЬрза -вжанзаде, профессору А.И.Булатову и А.Г.Аветисону за постоянную помощь в научной работе и заботу.

СОДЕБШИЕ РАБОТЫ

Во введении показана связь поставленной в работе проблемы с общегосударственными задачами аффективного использования материальных и топливно-энергетических ресурсов.

Подчеркивается, что все возрастающая доля материальных затрат в себестоимости строительства скважин требует обеспечения высокого научно-технического уровня обоснованности расхода материалов и заданий по их снижению.

Показано, что проблему эффективного использования материалов для буровых и тампонажных растворов нельзя решить без максимальной аналитичности рассчитываемых норм расхода материалов, организации учета и анализа потребления как базы контроля за их использованием.

I. Состояние и пути решения проблемы повышения эффективности использования спецматериалов

В данной главе проведен анализ существующей в отрасли системы нормирования расхода материалов, выявлены место и роль, которую доляна сыграть система норлирования в решении проблемы эффективного использования материалов, дано обоснование проблемы, поставлены цели и основные задачи исследования.

Возрастающее значение системы нормирования, та активная роль, которую она признана сыграть в интенсификации производства, повышении эффективности использования сырья и материалов потребовали кардинального изменения сложившегося отношения к нормированию с системных позиций. Руководствуясь утвержденным Госпланом СССР общесоюзным документом "Основные положения по нормированию расхода и запасов сырья и материалов в производстве" ( ГЛ.: Экономика, 1979 ),в работе проведен анализ технико-экономической сущности норл, определены основные нормообразувдие элементы (полезный расход, технологические потери и отходы) в процессе производства спецматериалов и их применения для буровых и тампонаж-ных растворов, даны понятия "норма расхода", проведена классификация материалов и химических реагентов, учитывающая целевое назначение и характер их участия в создании конечного продукта.

Проведенный анализ и систематизация нормирования показали, что проблема эффективного использования материальных ресурсов имеет две стороны: технологическую и экономическую.

Проблема эффективного использования материалов - это прежде всего технологическая проблема и истоки её решения должны закладываться уде на этапах разработки новых материалов и химических реагентов и проектирования процессов промывки и крепления. Здесь норма расхода материалов выступает как измеритель целесообразности технических и технологических решений практических задач, как оценка выбора типа материалов, режимов элементарных технологических операций,как база сравнения различных технологий производства одного и того же продукта.

Только после того, как эта норма стала плановой, нормирование можно рассматривать как экономическую категорию. Здесь норма расхода выступает как измеритель соответствия планируемого и фактического расхода, как база сравнения различных предприятий, производящих один и тот яе продукт в идентичных условиях, и является

необходимым элементом обратной связи для совершенствования решений технологических проблем.

Этот симбиоз технологической и экономической категорий нормирования лежит в основе прогресса в снижении затрат материальных ресурсов и их элективного использования.

Системный подход к вопросам нормирования позволил показать весь комплекс взаимоувязанных подсистем и элементов (от процесса обработки сырья в процессе производства спецматериалов до применения материалов и химических реагентов в бурении), объединенных общей целью - обеспечение выполнения Государственных планов при наиболее эффективном использовании материальных ресурсов.

На нижнем иерархическом уровне подсистема нормирования связана с подсистемой проектирования строительства скважин, обеспечивая её научно обоснованными методиками расчета расхода и потребности в материалах. Подсистема проектирования, используя методики нормирования, разрабатывает оптимальный проект. На верхнем иерархическом уровне потребности по скважинам группируются по каждому материалу, образуя суммарные потребности (УБР, объединение), а также укрупненные нормы расхода, и передаются в подсистему материально-технического снабжения и далее в подсистему планирования выпуска, обращения и потребления материальных ресурсов в отрасли.

На более высоких иерархических уровнях подсистема нормирования обеспечивает подсистему планирования спецыатериалов расчетной базой.необходимой для своевременного контроля и корректировки расхода материалов, изменения номенклатуры и ассортимента производства материалов. Здесь подсистема нормирования расхода материалов взаимодействует с подсистемой нормирования сырья и материалов при производстве спецматериалов.

Опираясь на главные положения, далее сформулированы основные цели создания методического обеспечения по нормированию сырья ж материалов в производстве спецматериалсв, а также при при-гстовлзнш и использовании буровых и тампонажных растворов: обеспечение расчетно-норлативной базой подсистем проектирования и управления строительством скважин, производства спецматериалов, материально-технического снабжения; обеспечение комплексного использования сырья и материалов, снижение непроизводительных потерь и отходов в производстве спецматериалов и в процессе строительства скважин; унификация и сокращение затрат ручного труда ИТР предприятий (ПО) на решение рутинных задач.

Поставленные в работе цели достигается решением широкого круга задач, обеспечивающих выполнение взаимосвязанных функций планирования, оперативного управления технологическими процессами и их материально-технического обеспечения, контроля и анализа потребления.

2. Научные основы расчета потребности спецматериалов для буровых и тампонашшх растворов в проектировании и планировании буровых работ

Из большого числа факторов, оказывающих влияние на расход материалов для буровых растзоров, определяющими являются "загрязнение" раствора выбуренной породой п совместимость растворов при бурении последовательных интервалов скважины.

При бурении каэдого интервала попадающая в раствор выбуренная порода оказывает отрицательное воздействие на реологические, фильтрационные и тиксотропные свойства растворов. Поэтому "загрязненный" раствор облагораживают с целью стабилизации его компонентного состава и показателей свойств. Указанное требует значительного расхода материалов для буровых растворов в процессе углубления скважины.

Анализ существующей техники и технологии приготовления бурового раствора и промывах скважин, процедур выбора типов ж рецептур растворов на этапе проектирования позволил составить типовую схему циркуляционной системы и сформулировать ряд технико-экономических предпосылок, которые легли в основу математических моделей расчета потребности материалов и химических реагентов для буровых растворов: свойства раствора однозначно определяются его проектной рецептурой; при обоснованном выборе раствора выбуренную породу-можно считать инертной по отношению к буровому раствору; содержание породы в растворе до определенной концентрации не приводит к изменению показателей свойств; потери компонентов раствора на очистных устройствах, на фильтрацию и коркообразование про-потщиональны их концентрациям; функционирование очистных устройств обеспечивает проектную степень очистки бурового раствора от выбуренной порода; вместимость емкостей и запас раствора соответствуют правилам безопасного ведения буровых работ.

Такой подход позволил принять в качестве определяющего фактора, влюаощего на свойства бурового раствора, содержание выбуренной порода в растворе и дать обобщенную постановку задачи оптимизации расхода материалов на этапе проектирования: для управляемого процесса

при 77=0, А/ найти такое управление Ц-п , чтобы для соответствующей траектории Хо . X/ . Хг > • • • • Хл с заданным начальным состоянием Х0 — выполнялись соотношения:

О ¿>ип ¿0 \ (2)

а суша

э~и0+и< + и„

77—0 ^

принимала наименьшее значение.

Здесь введены обозначения: Хл и Хтгн ~ со^бР®311116 выбуренной породы на двух последовательных циклах циркуляции; 77 - номер цикла циркуляции раствора в скважине; N - число циклов циркуляции до конца бурения заданного интервала; О. - производительность насосов, л/сек;

■ ]/ - механическая скорость бурения, м/час; площадь забоя, м^;

^ - начальная и допустимая концентрация выбуренной породы в растворе, м3/м3;

объем удаляемого раствора до обработки в единицу времени, л/сек; <5 - степень очистки.

Уравнение (I) связывает последующее содержание выбуренной породы в растворе с предыдущим и управлением на каядом цквде. Ограничения (2) означают, что объем удаляемого раствора не может быть отрицательным или превосходить расход раствора на выходе из сква-кины.

Решение задачи (I), (2) и (3) дает возможность определить оптимальную стратегию управления содержанием выбуренной породы в растворе: для всех значений 77 , при которых Х^- ^ , ¿67—¿7, а после того,нак концентрация достигнет предельного значения. необходимо удалять раствор до очистных устройств с расходом

Основываясь на решении (4), получены аналитические модели расчета расхода бурового раствора на интервал бурения при заданных значениях

У^ íJ о, е.

В случае совместимости основ буровых растворов на J- м и последующем (1/ +1)- к интервалах необходимо осуществить перевод раствора из одной рецептуры в другую. При этом необходимо определить, какой объем раствора У- й рецептуры необходимо обработать, чтобы минимизировать расход материалов и химических реагентов на обработку, обеспечивая к началу бурения (У+1)-го интервала наличие необходимого объема раствора.

Это означает, что необходимо минимизировать функцию

г

^ в: \ч тт (5)

при ограничениях

; (^ Ч) ^ин ^ ; (6)

О £ АЦ ; ■ (7)

> (8)

где и - номер компоненты бурового раствора;

£ - количество компонент в (.J +1)- м растворе;

расход I -го компонента на перевод раствора в («/+ Г), кг;

объем раствора, не подвергающийся обработке (удаление) ,м3; и - концёнтрация й компоненты бурового раствора

на ,/ - м и (+1)- м интервалах, кг/м3; У к} и - объем бурового раствора на конец бурения У -го

и ^ +1)-го интервалов, м3.

Ограничения (6), (7) и (8) означают, что весовые количества добавляемых реагентов не долины превышать заданных по рецептуре на U +1) интервале, объем необработанного раствора Л Vj не Moses быть отрицательным или превосходить шещнйся в наличии, а добавка Rt не 1Л0ГУт быть отрицательными.

Задача лшеяного программирования (5), (6), (7) и (8) дает воз-исетость определить значения PiJ+4. я AVj, доставляйте минимум расхода материалов на переход от одного раствора к другсяду.

При этом

A Vj = (<f-2) Л Vkj ; (9)

HjH = V*j j (Ю)

где- <? - минимальное значение отношения концентраций,

г = min {Rij^/Zi,]}.

Если 2 , то в формулах (9) и (10) принимается S =•/.

Взпэние двух указанных вше задач, а такге полученные в работе аналитические модели определения степени очистки бурового раствора, коэффициентов потерь бурового раствора на очистных устройствах на фальтраздш а корзообразование явились основой разработанного алгоритма и программы по определению расхода материалов на промывку сквагиш, внедрение которых осуществлялось по РД 39-3-483-80.

В настоящее время выбор основы бурового раствора в зависи-пости от геолого-физических условий интервала бурения, понизителей вязкости, понизителей водоотдачи и специальных добавок с учетом их совместимости с основой раствора формализован в действующих в отрасли методических и инструктивных документах.

Очевидно, что при проектировании на каадоы интервале от устья до забоя сквагины необходимо осуществить многовариантные

расчета и давать выбор кошонентных составов, которае могут обеспечить трзбуетшс сзойства растЕора. Перебирая набора кокаоаент на всех иатервалах (с учотом перекрытия пластов обсадннма колонками) вабзрахя опгазшшшй варган?, возводящий дашмззвровать .расход материалов (ели могиость растворов) на бурение Бсей скважлня. Управление г» садзркаянем выбуренной порода необходимо проведать тш обрааса, чтобы объем удаляемого "загрязненного" раствора (добавляемого "частого") был бы мгнкмальЕкм.

1й£5Ш образом, использование полученных результатов позволило црозкдать проектирование прсцессрв продаизя скваншш ирз ыини-кагшшх затратах на материала е хшмчеокае реагенты.

Цементирование нефтяных и газовых скважин является одним из самых ответственных отагов строительства скважин. Это связано с тем, что процесс цементирования быстротечен и необратим.

Анализ технологического процесса цементирования, существующих типов тампонаашх материалов, реагентов-регуляторов схватывания,. фильтрации, спецдобавок и области их применения позволил построить формализованные методики выбора состава темпонахной системы в зависимости от комплекса геолого-физических параметров цементируемых разрезов.

Потребность в тампонажном растворе определяется объемом зоны цементирования с учетом коэффициента кавернозности и технологически неизбежных потерь, связанных с промывкой и опрессовкой линий обвязки цементировочного оборудования и выходок на нормальный режим цементно-смесительной машины.

Дня существующего уровня технологии крепления построены математические модели расчета коэффициентов запаса вянущего и среды затворения. В результате расчетов коэффициенты запасов для вяжущего при загрузке бункера 20 т сухого цемента составляют для облегченных, нормальных и утяжеленных цементов соответственно 1,06;

1,10 и 1,12; коэффициенты запасов для среда затворэния указанных типов вянущих соответственно равны 1,15; 1,27; 1,34.

Существенным является то обстоятельство, что хооРздг<яггы ьазасов среды затворенкя шла коэффициентов запаса ащуарго на 10 %. В ряде случаев недооценка зтого $зята шкет стать срзтолюЗ некачественного цеменитрования, напрзмэр, водоподъемов цекэлтао-го раствора.

Учет потерь вязугдаго и реагентов ара цекеятзровззгя схезжш позволяет повысить оффеяютяость я качгстго работ по разобззгзэ пластов за счет точного. определения потрэбзостя в катеряалах з соблвденая количественных -соотношения ьтэзяу Еогаюнентамг таыпо-назкого раствора.

Приведенные результаты явились основой методики расчета потребности материалов для цементирования сдвагст, разработанного алгоритма и программы, внедрение которых осуществлялось через РД 39-3-482-80. Указанная методика позволит ктоая*»* варшштнке расчеты потребностей с выбором типа раствора вря неограниченней номенклатура материалов и прз охрашпенши па номзядлатуру ттв-раалоз. При этом дополнптвлгао учитывается возжяшэ затраты на лзввздацго ослоетенгЗ, устаноагу раздэлггазшзо: а лгквплацгошавс мостов, не предусмотренных в проектных равепзах. На основснвз фактических расходов йатаргалов за 3-5 ярэдаестзуг^цпс лет рассчитывается прогнозируемые обьехш материалов на указанные шзэ мероприятия на планируемый год.

Полученные в данной главе результаты дшзт проектнровщгкам мощный инструмент эффективного выбора и использования материалов, плановикам и экономистам - сравнительную базу для контроля,учета и обоснования объемов потребления и выпуска материалов по всей номенклатуре. Все это, в конечном счете, позволяет повысить ка-

чеотво процессов промывки и крепления скватга, эффективность использования материалов для буровых ж тадаонагных растворов, а следовательно, г технико-экономические показатели бурения в УБР.

3. Научные основы расчета потребности сырья и материалов в производства спецкатериалов

Обследование вредщшггЕЁ, технической и технологической доку-пзптацшт по всей ноценклатуро Еыпусга позволили установить нормативы технологических потерь и отходов по отадши технологического цикла производства. Вшг опредэлеш е утверцдены в Мзннефтепроме когффициеиты потерь сырья в гатерпалов при производстве спеццементов, глинопорошков, утяжелителей, КССБ, ФХЖЗ, УЩР, а таксе методики раочета потребностей на их производство, внедрение которых проводилось черен РД 39-31-287-79, РД 39-31-288-79, РД 39-3-311-79, РД 39-;3-445-80, РД 39-3-446-80, РД 39-2-566-81. В этих документах приведены таблицы нормативов потерь по заводам и всей номенклатуре материалов, а такте методика проведения экспериментально-статистических исследований, позволяющая установить эти нормативы при выпуске новых материалов по минимальному числу наблюдений.

Ванным звеном в общей проблеме повышения эффективности использования сырья я материалов является контроль качества продукции в процессе изготовления и выпуска.

В результате исследований были разработаны общие положения по выбору количественных методов оптимизации параметров контроля качества спецматериалов (ОСТ 39-119-81). В указанном стандарте охвачены контроль качества сырья и вспомогательных материалов -входной контроль; контроль и регулирование технологического процесса; контроль качества готовой продукции - приемочный контроль; выделены управляемые и неуправляемые переменные; дана математи-

ческая постановка задачи оптимизации контроля качества спецмате-г риалов и пути её решения. Отмечено, что оптимальный выбор планов контроля технологического процесса производства спецматериалов заключается в том, что корректировка параметров технологического процесса в ходе производства с помощью выборочного контроля-"определяющего" показателя качества изготовленной продукции для обеспечения требуемого по 17 качества и предупреждения брака прозоводат-ся при минимуме суммарных убытков от брака, напрасной остановки и регулирования процесса.

Для входного и приемочного контроля объем контролируемой выборки определяется по минимуму затрат на контроль и затрат, связанных с принятием ошибочных решений.

Решение указанной задачи дает возможность определить объем выборки и границы принятия решения о приемке партии по категории А или Б.

Для статистического регулирования технологических процессов при нормальном распределении контролируемого показателя в качестве целевой минимизируется функция, включающая совокупные затраты на контроль продукции, остановку и наладку технологического процесса и убытки вследствие ухудшения качества продукции при разлаженном процессе.

Решение этой задачи позволяет определить период отбора проб, объем измерений и границы регулирования, которые находят через доли дефектной продукции для разлаженного и налаженного процессов.

Изложенные в данной главе результаты позволили упорядочить процедуры расчета норм расхода сырья и материалов на единицу выпускаемой продукции и обеспечить' качественный выпуск материалов для буровых и тампонажных растворов за счет- контроля качества сырья, регулирования технологического процесса и контроля качества выпускаемой продукции.

4. Повышение эффективности использования спецматериалов при реализации плановых и проектных решений

Разработанные методики определения потребности материалов для буровых и тампонажных растворов позволяет достаточно эффективно проектировать процессы промывки и крепления скважин. Однако в процессе реализации проектных решений необходимо учитывать два важных обстоятельства.

Во-первых, УБР ведет строительство в среднем 10-15 скважин одновременно, что приводит к усложнению производственных взаимодействий между объектами строительства и обеспечивающими подразделениями. При этом постоянно решается проблема распределения материалов по всем строящимся объектам с целью обеспечения целенаправленного функционирования всей системы в целом.

Во-вторых, анализ промыслового статистического материала показывает, что контролируемые по разрезу скважины величины пористости, проницаемости и другие являются распределенными по глубине и по площади. В свдзи с этим фактические геолого-физические свойства пород могут отличаться от заложенных в проекте. Если учесть ещё возможные срывы в работе (аварии, осложнения, недопоставки материалов), вариацию свойств материалов, режимов бурения и работы оборудования, то одной из проблем при решении задач эффективного использования материалов становится проблема оперативного получения и обработки достоверной информации о текущем состоянии объектов строительства, о литолого-физи-ческих характеристиках пород и свойствах буровых и тампонажных растворов.

Поэтому в данной главе построены схемы последовательности процедур и приемов сбора, подготовки, анализа к обработки оперативной информации для построения моделей технологических процессов промывки, прогнозов и планов потребления гдт'ориалов.

На основании метода "динамики средних" построена математическая модель функционирования УЕР как сложной системы, включающей следующие элементы: буровые станки, бригады по бурению, бригады по монтажу вышек и привышечных сооружений, бригады по креплению и освоению скважин и др. Метод "динамики средних" дает описание функционирования УБР как марковского процесса с непрерывным временем и дискретным числом состояний.

Под состоянием элементов системы понимаются: бурение, крепление, простои станков, бтагад, монтаж-демонтаж оборудования и вышек, освоение скважины и др. Изменение состояния системы означает переход элементов системы из одного состояния в другое.

Математическая модель функционирования УБР включает целевую функцию, в качестве которой принята прибыль предприятия (разность между плановой стоимостью строительства всех скважин и фактическими затратами на строительство скважин и содержание производственных бригад), а также ограничения на число пробуренных скважин и суммарные затраты на их строительство.

Решение указанной задачи при заданных начальных условиях (состояния элементов системы) позволяет определить количество скватдн, находящихся в том или ином состоянии в любой момент времени, объемы и номенклатуру потребных материалов и сроки их подвоза.

Используя методики расчета потребности в материалах для бу-рсвих к таптонажнкх растворов, '..-.мхно в оперативном режиме на ЭВМ получить необходимые расчеты и видать различные варианты документов по потребности на колонну, скважину, группу скважин, месторождение и УБР в целом. Это обеспечивает не только своевременную постановку кондиционных материалов на буровую, но и их эффективное использование.

Б соответствии с предложенным алгоритмом разработана программа, позволяющая проводить оперативные расчеты динамики изменения состояния УБР при известном фактическом состоянии.

С целью сокращения времени организационных простоев и эффективного использования имеющихся в наличии ограниченных ресурсов для буровых н тампонажных растворов сформулирована и решена задача оперативного планирования объемов бурения в УБР. В рамках ограничений по материалам и плановому заданию по проходке на текущий период ревается задача определения объемов бурения и распределения материалов но объектам строительства, минимизирующих отклонение между фактическим и планируемым объемом бурения, на месячном и декадном уровне.

В результате решения прямой и двойственной задачи линейного программирования получается набор объемов проходок по каждой скважине, выявляются материалы ("узкие места"), сдеркиващие увеличение объемов бурения.

В процессе бурения скважины нефтяник часто сталкивается с ситуациями, когда изменение геологических условий бурения требует корректировки показателей свойств буровых растворов.

В связи с отсутствием надежных моделей "состав-свойства" эта задача довольно-таки трудоемка даже в рамках одного компонентного состава раствора и выполняется на практике методом подбора. Если требуемые показатели свойств бурового раствора найдены правильно, то необходимая рецептура определяется решением задачи оптимизации содержания компонент в растворе, обеспечит ющих заданные свойства.

Суть предложенного в работе подхода заключается в том, что по заранее спланированным экспериментам составляются модели раствора .в виде канонических корреляций "состав-свойства";

£ аЛс -£ в} У) }

г=/ >/

где XI - концентрация ¿ -го компонента бурового раствора;

У} - «/ - в свойство бурового раствора;

<2/, &]- эмпирические коэффициенты.

Вводя дополнительные ограничения на диапазона ИЕЕЗненая и езяаннне свойства У] , репавтся задача кишказацаи стоиыоста или расхода материалов на изменение свойств раствора. Далее, зная рецептуру раствора до изменения свойств и вычислегшуа в соответствии с оптимальным рецептом, могло рассчитать необходимые количества добавок материалов и химических реагентов Л',у в соответствш с процедурой (5),(6),(7) и (8), кинадзидащай общие затраты материалов. Таким образом, паж ЕЫбран не только рецепт раствора, обеспечивающий требуемые свойства, но и определены необходимые количества добавок.

Вэшение указанных задач можно выполнить на микрокалькуляторе на буровой, что позволит значительно экономить материалы и химреагенты при оперативном управлении составом и свойствами буровых растворов.

Не менее важным источником повышения эффективности использования материалов и сокращения времени оргпростоев является прогнозирование геолого-физических параметров пластов по- разбуриваемому месторождению и расхода материалов на возмогнне поглощения и их ликвидацию.

В работе разработан адаптивный способ прогнозирования полей признаков с последующей корректировкой прошоза регрессионными моделями в зависимости от объема апрзорной информации. Цри наличии трех-пяти и более пробуренных скважин можно осуществить прогноз в произвольную скважзшо-точку линейным полиномом с весовыми коэффициентами, учитывающими расстояние от известной точки

до прогнозируе;.:;-!. Прогнозное значение признака-коррзгтируется с учетом оЕЗбок в предшествующих прогаоеах. При больпам объеме априорной Екфорзцш (2^10 скважин) определяется оптзшазшшй радиус прогноза, обзепечивапзий минимальную ошибку между известными фактическими с пропюагруешкн зна■ченияка и все прогнозы по полю проводятся с указанным радиусом. Разработанный алгоритм реализован в виде программ, обеспечиважсщЁ оперативное определение уровня возможных поглощений по месторождению, объемов потребных материалов на поглощение п их ликвидации, а тапке построение карт иаолзашй дхбых геолого-фпихческих свойств пластов но месторозденаа. Выигрсв от прогноза тем выше, чем точнее работают прогаоадие тдеаз. Указанная программа для прогн о еирования многофакторшх полей принята в ГосФАП (ш. J* 50880000285).

С целью эффективного использования материалов для буровых растворов предложены методы оперативного построения математических моделей управления технологическими операциями по устьевой инфор-

Tas, используя кетод Венера-Колмогорова, по измеренным значениям осевой иагрушш P(¿) z проходка Н (¿) построена рабочая характеристика процесса бурена: "проходка на оборот-осевая нагрузка" в виде ^/77= К(Р/М-2). Эг0 уравнение представляет собой таз вазаваецуз " el -скспоненту", для построения которой Еешгхейм использует многочисленные специально поставленные лабораторше и промысловые вкспераментн. Указанная модель получена по результатам лаза пятиминутных непрерывных измерений

Аналогично решалась задача построения модели оперативного определения скорости бурения в зависимости от плотности раствора. По результатам промысловых данных скв.145 (Ахткрское УБР, Левкин-ская площадь) в интервале бурения 2000-2900 м при средней плотности =2,08 г/см3 проведены измерения проходки и построена мо-

делъ (cJtopocia бурения з зашсзкссга от плотноотз). Сшзкзсн» агот-нсстл раствора на 0,03 г/см3, т.е. сзшкшго гидростатического давления на 120:-150 МПа,правело п уЕелзчзпзэ скорости бурзшгя з 1,6 раза z сншгенпэ расхода зггягзлзтедя па 16 т.

Коделяровзша процессов щхпзгзз н крзплзпзя стакан арод-отаайяет серьезную пройлэт-дг з ваяет с «кяяивм божшого чзсга факторов. ТрадЕЦзоЕгше нзггзерзнв метода определения дазлеззя э эагас-сякооти от расхода прошзочного пая тазяюзегзого растворов даст яеуаозхвгворзтелкше результата. Поэтому аетуааьгоЗ является проблема оперативного построения кодассй "дзвявпае-расход". Зги' кололи позволяют, напрамэр, в тазгг быстрстсчочппх прсцоссах, как заканчиваете и продавливанио ташонозного раствора при цементировании, прогнозировать давление с целью-предотвращения различного рода осложнений. Sora яреддсжша методика Еокса-Дзенкипса, основанная на построения оператора, прзобразупдего нестацаоЪарзпЗ процесс в стационарный с последумяш выравниванием спектра. Лизанный метод позволяет по трем-пяти предвествуазим значения},! давления и расхода строить прогнозные оценки последующих значений давления и управлять процессом промывки и цементирования. В частности, было установлено, что в качестве математической модели процесса закан-чквания моано использовать конечно-разностное уравнение P(t+At)~o(fP(i) +?< ,

а процессов продавливания-

P(t+At)~d2P(t)+ß2Q(t) ,

где с/у . о(г, ß2 3 ¿Гг ~ определяется методом наименьших квадратов по предшествующим замерам.

Успешное решение задач снижения расхода нефтеспециатериалов во многом зависит от своевременного получения надезной информации о процессах, протекающих на забое и в стволе сквазяны: нефтеводо-газопроявлениях, поглощениях и нарушении целостности приствольной зоны.

С этой целью в работе предложен и экспериментально обоснован способ обнаружения на ранней стадии газопроявлений по пульсациям на выкиде насосов и на устье скважины. В его основе лежит тот факт, ^о содержание газа объемом Ю'3 от объема раствора в затруб-ном пространстве приводит к снижению скорости звука в жидкости в 4-5 раз.

С целью более точного определения местоположения проявлений или осыпей в процессе бурения скважин, экономии материалов на их ликвидацию предложен способ реиения указанной проблемы без остановки основного технологического процесса, на который получено авторское свидетельство (A.c. fö 1446290).

Таким образом, сбор и обработка текущей информации и построение моделей технологических процессов позволяют более экономно использовать материалы за счет точного определения момента и количества вводимых материалов в буровой раствор, снизить оргпростои из-за нехватки материалов, что в конечном счете приводит к повышению технико-экономических показателей бурения.

Современная техника и технология бурения и крепления скважин ещё не достигла того уровня, чтобы снять проблему ремонтно-изоля-ционных работ. Причем основные затраты падают на материалы для тампонажных систем.

В этой связи в работе построена математическая модель функционирования ремонтных служб в НГДГ, обеспечивающих своевременный ремонт скважин. В основе модели лежит "метод динамики средних", описанный выше.

Представляя общее число скважин, числящихся на балансе предприятия, как сущу количеств скважин, находящихся в состоянии нормальной эксплуатации, ожидающих ремонт и ремонтируемых, построена вероятностная модель изменения этих состояний. В результате решения задачи получается возможная динамика изменения математических

ожиданий 'числа сква&ин, находящихся в различных состояниях. Если учесть, что стратегия проведения РИР направлена на повышение плз стабилизацию уровня добычи нефти при минимальных затратах на со-дерзание ремонтных бригад и на потери от недополученной нефти,то полученная динамика изменения объемов ИГР является оптимальной. Это дает возможность заблаговременной организации поставок материалов по всей необходимой номенклатуре и выработать научно обоснованную стратегию управления запасами материалов.

На основании полученных ре пений строится модель оптимальных текущих и страховых запасов материалов в смысле минимума затрат на та гранение и потерь от шнузденного простоя сквазан из-за нехватки материалов. Разработанный алгоритм и программа сдаш в 1Ъс-ФАП (инв. й 50880000273). Указанные разработки внедрены в ПО "Has-невартовскнефтегаз","Юганскнефтегаз" л "Ноябрьскнефтегаз".

Успешность проведения HIP во многом определяется выбором рецептурного состава рабочей системы (при изоляции вод, кислотной обработке, гидроразрыве пласта и др.), а такзе реяишв проведения технологических операций в зависимости от комплекса геодого-физи-ческих параметров пластов.

В работе предложен метод решения задач выбора оптимальных режимов проведения технологических операций по заданному комплексу геолого-технлческих параметров сквагин, заключающийся в минимизации затрат на проведение операции (целевая функция) при ограничениях в виде дискриминантных функций, построенных по статистическим данным и гарантирующих наибольшую вероятность попадания скваяины после проведения операции в группу успешных.

Предложенный метод применим при выборе режимов ОПЗ, режимов цементирования при изоляции пластовых вод, при определении рецептур буровых п ташонажннх растворов по заданным свойствам и др.

Аналогично решаются задачи оптимизации с ограничениями в виде каноничесюп корреляций и главных компонент.

5. Технико-экономическая эффективность проведенных исследований

Комплексный охват всех сторон "жизненного цикла" спецматериалов, а также перенос акцентов на технологическую сторону проблемы их эффективного использования определили не только решающую роль информации и математических моделей в научно обоснованном расходе материалов, но и отождествили указанную проблему с проблемой повышения качества и снижения стоимости строительства скважин.

В связи с этим технико-экономическая эффективность исследований оценивается в виде прямого и косвенного эффекта.

Прямой экономический эффект достигается за счет: выбора оптимального компонентного состава буровых и тампонажных растворов; оптимальной стратегии управления содержанием выбуренной породы и перевода раствора из одной рецептуры в другую; научно обоснованного определения технологических потерь и расчета расхода материалов на промывку, крепление и производство спецматериалов; оперативного принятия решений по выбору рецептуры растворов по заданным свойствам и режимов проведения РИР; повышения качества спецматериалов введением контроля и статистического регулирования технологических процессов производства.

Косвенный эффект достигается за счет следующих составляющих: оперативного расчета на ЭВМ потребности в спецматериалах на колонну, скважину, месторождение, УБР; оперативного планирования объемо: буровых, ремонтных работ и распределения ограничения-ресурсов по объектам; прогнозирования расхода материалов на осложнения и РИР, позволяющих сократить время простоев из-за отсутствия спецматериалов.

Применение оптимальной стратегии управления содержание!! выбуренной породы и стратегии перевода раствора из одной рецептура в другую позволяет снизить расход бурового раствора на 2-10 % при бурении скважины.

Так, осуществляя расчет традиционными методами при переводе ИЕР из одной рецептуры в другую на скважине 115 Горячеводского УЕР (в интервалах глубин 3-4,5 тыс.м и 4,5-5 тыс.м) потребовалось в 1,4 раза больше материалов, чем по оптимальной стратегии. Экономический эффект составляет около 5 тыс.рублей.

Стоимость I м3 таыпонажного раствора, традиционно применяемого в ПО "Краснодарнефтегаз " в среднем на 8 руб. дороже выбранного по предложенной методике. Это позволяет экономить по 2-3 тыс. руб. только на креплении одной скважины.

Учет коэффициентов запаса вяжущего и среды затворения гарантирует отсутствие возможных недоподъемов цементного раствора и обеспечивает регламентированную рецептуру раствора по всей цементируемой колонне.

В методиках нормирования расхода спецматериалов для буровых и тампонажных растворов выявлены все технологические операции, на которых можно снизить потери.

Так, снижение времени выхода на режим цементосмесительной машины, уменьшение числа точек затворения, длины линии обвязки приводят к экономии материалов при креплении скважин.

Использование предложенного подхода к подбору рецептур буровых и тампонажных растворов по заданным свойствам дает возможность удовлетворить большему количеству требований, сократить сроки подбора рецептуры и тем самым повысить производительность труда работников лабораторий по буровым и ташонажным растворам.

Несмотря на то, что прямой экономический эффект от внедрений гетодик нормирования и нормативов технологических потерь в произ-

водстве спецматериалов оценить невозможно, их внедрение позволяет наметить пути снижения расхода сырья и материалов, повысить качество выпускаемой продукции за счет обеспечения стабильного рецептурного состава.

Повышение эффективности использования спецматериалов при реализации плановых и проектных решений достигается за счет использования априорной и оперативной информации для построения моделей принятия решений в процессах бурения, крепления и ре-монтно-изоляционных работ.

Высокая эффективность разработанных методов подтверждена на примерах прогнозирования полей интенсивности поглощений на месторождениях Татарии и Башкирии, полей проницаемости месторождений Западной Сибири.

Эффективность предложенного подхода к прогнозированию динамики изменения объемов ЕИР и объемов потребных материалов и химических реагентов на результаты модёлирования в производственных объединениях "Нижневартовскнефть" и "Ноябрьскнефтегаз". Ожидаемый эффект от внедрения комплекса программ по прогнозированию объемов работ по видам ремонта и потребности материалов в объединении "Ноябрьскнефтегаз" составляет 0,6 млн.рублей (договор 89.018).

В приложении к работе приводятся краткие описания программ, распечатки расчетов на ЭВМ, акты, протоколы передачи программного и методического обеспечения, справки внедрения разработок в ПО "Главтюменнефтегаз", "Грознефть", "Грузнебть", "Краснодар-нефтегаз", "Аркгикморнефтегазразведка", " Башнефтъ", "Укрн&'ртъ", "Куйбышевнефть", "Томсвнефть" и "Татнефть".

ОСНОВНЫЕ вывода И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выполнено научно-теоретическое обобщение накопленных

в отрасли научных знаний и опыта в области бурения по установлению зависимости расхода спецматериалов для буровых и тампонажных растворов от комплекса геолого-физических и технико-технологических условий бурения.

2. Разработаны научно-методические основы и методики расчета оптимального количества спецматериалов на приготовление буровых и тампонажных растворов, бурение и цементирование скважин, опирающиеся на прогрессивные аналитические методы и обеспечивающие успешную реализацию технико-экономических и технологических решений при проектировании, планировании и управлении процессами промывки и крепления.

3. В результате проведенных исследований аналитическими и экспериментальными методами впервые установлены: нормативы потерь и отходов сырья и материалов по стадиям технологического процесса производства спецматериалов (глиногорошки, утяжелители, спеццементы, КССБ, ФХЛС и др.); нормативы технологически неизбежных потерь бурового раствора на очистных устройствах, фильтрацию и коркообра-зование; коэффициенты запаса вяжущего и среда затворения на технологически неизбежные потери на промывку, опрессовку линий обвязки

и выход на режим ДА при цементировании.

4. В разработанных и внедренных методиках рекомендованы: оптимальная (минимум расхода раствора) стратегия управления содержанием выбуренной породы в буровом растворе; оптимальная (минимум расхода спецматериалов) стратегия перевода бурового раствора из одной рецептур! в другую для последовательно разбуриваемых интервалов скважины; оптимальный (минимум стоимости I м3 раствора) выбор рецептуры тампонажного раствора, удовлетворяющий комплексу

геолого-физичесхих свойств пластов; оптимальные (минимум убытков от брака, напрасной остановки и регулирования технологического прсцесса)шганы контроля сырья, готовой продукции и технологических процессов производства спецматериалов.

5. На основе методов идентификации по априорной и оперативной информации о горно-геологической и технико-технологической обстановке в процессе бурения разработаны и промышенно опробованы различные методы и модели по выбору управляющих воздействий с целью рационального использования спецматериалов при реализации проектных и плановых решений.

Основные из них: модифицированный адаптивный алгоритм прогнозирования, позволяющий строить карты изолиний полей геолого-физических признаков пластов, полей интенсивности поглощений,нефте-водопрсявленкй и другие;метод воостановления рецептур буровых и ташйнаяных растворов по заданным свойствам; метод выбора оптимальных (по вероятности успеха) режимов проведения технологических операций и рецептур тампонажных систем при ремонтно-изоляци-снных работах; способ обнаружения на ранней стадии газоводопро-явлений; метод построения моделей "давление-расход" при закачивании и продавливании тампонаяяого раствора; способ определения иестопслояения проявлений или осыпей в сквакике.

6; Предложен и апробирован на практике методический подход к моделированию процесса функционирования ТЕР я служб РЯР как марковского процнсса с непрерывны?.: -временем к дискретным числом состояний (метод динамики средних), позволяющей: определить дина-мину изменения состояния екзаяин при бурении и объемы потребных материалов во врвкевк с целью создания производственных запасов, организации ОТС и снияеиия времени простоев из-за недопоставок спер.'атериалов; прогнозировать динамику изменения объемов И IP к

объемы потребных материалов и химических реагентов, решить сложную задачу массового обслуживания объектов ремонта на основании статистических моделей выхода скважин из строя по различным видам отказов для снижения времени непроизводительных простоев.

7. Результаты проведенных исследований послужили основой 13 руководящих документов, утвержденных в Миннефтепроме и производственных объединениях.

Содержание диссертационной работы опубликовано в 60 работах, в том числе:

1. Махмудов М.Н., Вартумян Г. Т. О распределении некоторых характеристик цементного раствора и камня по высоте//Тр.АзШЕФТЗ-ХШ. - 1971. - № 7. - С.7-9.

2. Утководство по применению математической теории эксперимента при исследовании свойств горных пород и процесса их разрушения /А.Х.Мярзадаанзаде, С.Г.Агаев, А.Ф.Алимамедов, Г.Т.Вартумян и др. - М.: Недра.-Г973. - 97 с.

3. Об оптимальном числе замеров некоторых нефтепрошсловых параметров /В.П.Максимов, Г.Т.Вартукян, Ю.С.Даниэлян и др.// Проблемы нефти и газа Тшени. - 1974. - Вып.24. - С.42-45.

4. Аникин В.И., Вартумян Г.Т., Сакедов Т.Г. Определение характеристик некоторых нефтепродаслсвых параметров //Уч.записки АзИНЕЯГЕХШ. - 1974. -."8 5. - С. 17-19.

5. Методическое руководство по выбору объекта и оптимизации технологических реяимов при воздействия на призабоЗную зону/А.X. Мирзадяанзаде, Р.Т.Вулгахсз, Г.Т.Вартугян и др. - Баку; 1975.-59с.

6. Вартумян Г.Т., Макарян A.C., Осипенко Л.П. Построение динамических моделей для управления угелыпш весом бурового раствора // Тез.докл.П Восссюзн.кснЛ.по ппялен.вероятностно-статкстич. ?!втсдов в бурении и но^тс-дсоэте. - Баку: 1976. - С.57.

7. Атлета В.И., Вартумян Г.Т. К вопросу создания стохастической модели процесса бурения //Тез.докл.П Всесоюзн.конф.по примен.вероятностно-статистич.методов в бурении и нефтедобыче. -Баку; 1976. - С.58.

8. Вартумян Г.Т., Осипенко Л.П. Использование гидравлического канала связи в бурении //Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. - 1976. - Л 12. - С.17-19.

9. Контроль качества гидрофобизованного баритового утяжелителя /С.А.Рябоконь, Г.И.Аникиенко, Г.Т.Вартумян, Л.И.Осипенко // Тр.ВНИИКРнефть - Суровые раствори и технология промывки скважин. -1577. - Вып.12. - С.41-47.

10. Прогнозирование поглощений вероятностно-статиспгческими методами /В.И.Крылов, Н.И.Сухенко, Г.Т.Вартумян и др. //Тр. ВНИИКЕнефть - Краснодар: 1977. - Вып.13. - С.105-113.

■II. Вартумян Г.Т., Мхитаров С.И. Идентификация устройств для очистки промывочной жидкости //Тез.докл.1У Республиканской конф. по физикохимии дисперсных систем. - Киев: Наукова думка. - 1977. -С.18.

12. Вартумян Г.Т., Осипенко Л.П. Адаптивные метода построения рабочей характеристики проходка на оборот - удельная нагрузка // Автоматизация и техе1..еханизация нефтяной промышленности. -1978. - КЗ. - С.3-7.

13. Алиев С.М., Вартумян Г.Т., Давыдов О.Н. Определение пластового давления на основе методов идентификации //Нефть и газ,-

1978.-3 2. - С.36-38.

14. Основные направления совершенствования расхода материалов для буровых растворов /В.И.Еябченко, В.И.Аеикен, Г.Т.Вартумян, С.А.Кеворков //Экономика и организация нефтяной промшшгенности -

1979. - В 9. - С.21-24.

15. Аветисян H.H., Аникин В.И., Вартумян ГЛ. Прогнозирование расхода материалов в бурении //Автоматизация и телемеханизация нефтяной и газовой промышленности.- 1979. - Л 10. - С.20-22.

16. Аникин В.И., Вартумян Г.Т., Кеворков С.А. Определение потребности в материалах и химических реагентах для буровых растворов // &ономшса и организация нефтяной промышленности. - 1980. -lä I. - С.24-26.

17. Вартумян Г.Т. Объективные основы применения вероятностно-статистических методов в бурении и нефтедобыче //Тез.докл.Ш Все-союзн.научной конф. Применение вероятностно-статист.методов в бурении и нефтедобыче. - Баку: 1981. - С.18.

18. Вартумян Г.Т. Многомерный статистический анализ и оптимальное управление //Тез.докл.Ш Всесоюзн.научн.конф.по применению вероятностно-статист.методов в бурении и нефтедобыче. - Баку:1981.-С.20.

19. Вартумян Г.Т. Оптимизация решений производственных задач в буровых организациях //Тез.докл.Ш Всесоюзн.научн.конф.по примвн. вероятностно-статистических методов в бурении и нефтедобыче. -Баку; 1981. - С.22.

20. Об оценке надежности крепи скважин /А.Г.Аветисов, А.А.Арутюнов , Г.Т.Вартумян и др. //Нефтяное хозяйство. - 1981. - № 4. -

С.28-31.

21. Определение оптимального числа ремонтных бригад /А.Г.Аветисов, А.А.Арутюнов, Г.Т.Вартумян и др. //Нефтяное хозяйство. -1982. - JS 4. - С.56-60.

22. Вартумян Г.Т., Осипенко Л. П. Оперативное построение моделей "давление-расход" //Тез.докл.Всесоюзн.семинара"Новые достижения в тидравлике промывочных растворов и тампонажных систетГ. -Ивано-Франковск: 1982. - С.20.

23. Математическая модель функционирования буровой организации /Г.Т.Вартумян, В.И.^йрикова, Л.А.Панина, В.И.Аникин. - М. :1983.-.9 с. - Дел. во ВНИИОЭНГе, В 960 ЕГ-Д82.

24. Вартумян Г.Т., Панина Л.А. Прогнозирование полей геолого-физических признаков //Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. - 1983. - № 7. - C.9-II.

25. Вартумян Г.Т., Панина Л.А., Осипенко Л.П. Выбор оптимального количества поиоково-разведочных скважин //ЗИ.Автоматизация и телемеханизация в нефтяной промышленности. - 1984. - № 3. - С.25-28.

26. Вартумян Г.Т., Осипенко Л.П., Панина Л.А. Оптимизация риска в поисково-разведочном бурении //Тез.докл.на 1У Всесоюзн.научн. конф.но применению вероятностно-статистич.методов в бурении и нефтедобыче. - Баку: 1984. - С.28-29.

27. Вартумян Г.Т., ЭДустафин M.I., Меренов A.C. Выбор решений при оптимальном планировании производства //Тез.докл.1У Всесоюзн . конф."Применение вероятностно-статистич.методов в бурении и нефтедобыче". - Баку: 1984. - С.27.

28. Вартумян Г.Т., Панина Л.А., Лихашва В.Ю. Статистический анализ и оптимальное управление в бурении //ЭИ.Бурение. - 1985. -№ 2. - С.13-15.

29. Нормирование расхода сырья и материалов в ВПО "СогознеЗте-спецматериалы"/А.С.Макарян, С.И.Авадов, Г.Т.Вартумян и др. //ЗИ. Дарение. - 1985. - й 8. - C.I7-I8.

30. Вартумян Г.Т., Мустафин М.Х. Прогнозирование технико-экономических показателей бурения в управлении бурознх работ // Нефтегазовая геология, геофизика и бурение. - 1985. - 9. - С.56-57.

31. Основы планирования и управления буровым производством

и технологическими процессами. - В кн.: А.И.Булатов, А.Г.Аветисов Справочник инженера по бурению.-М.:Недра.-1985.-т.2.(совместно с Калустовым Г. Д.).

32. Вартумян Г.Т., Динмухаметов Д.Х., Лебедева И.П. Прогнозирование объемов работ и числа бригад капитального ремонта скважин // Программа для ЭВМ. Включена в программную часть ОФАП МНП. (инв.й 01000084. Фонд ГосФАП, инв. № 50890000273). - 1987.

33. Вартумян Г.Т., Динмухаметов Д.Х., Захарова В.А. Прогноз случайных полей. - ОФАП МНП, инв. Ji 01000094. Фонд 1Ьс®П,инв.

И 50880000295. - 1987.

34. Вартумян Г.Т., Игнатова О.М. К вопросу оптимального момента проведения ремонтно-изоляционных работ // Эй. Экономика и управление нефтяной промышленности. Отеч.опыт. - 1988. - № 4. - С.5-9.

35. A.c. 1446290 СССР. Способ определения местоположения проявлений или осыпей в скважинах /Г.Т.Вартумян, Г.Г.1кбузов, M.A.Ifc-лимов. - Опубл. в Б.И. - 1988. - № 47.

Материалы диссертации вошли в РД и ОСТ

1. Нормативы технологических потерь и отходов сырья и материалов в производстве глинопорошков и утяжелителей /В.А.Пйшов, Г.Т.Вартумян, А.Г.Аветисов и др. - Краснодар: 1979. - 8 с.

(РД 39-31-287-79).

2. Методические указания по нормированию расхода сырья и материалов в производстве глинопорошков и утяжелителей /Г.Т.Вартумян, А.Г.Аветисов, В.И.Аникин, Л.П.Осипенко и др. - Краснодар: 1979. -12с. (РД 39-31-288-79).

3. Нормативы технологических потерь и отходов сырья и материалов в производстве спеццементов /В.А.Антонов, Г.Т.Вартумян, В.И. Аникин, Л.П.Осипенко и др. - Краснодар: 1980. - 14 с.

(РД 39-3-3II-80).

4. Методические указания по нормированию расхода сырья и материалов в производстве УЩР /А.Г.Аветисов, Г.Т.Вартумян, В.И. Аникин и др. - Краснодар:1980. - 18 с.(39-3-445-80).

5. Методические указания по нормированию расхода сырья и материалов в производстве спеццементов /В.А.Антонов, Г.Т.Вартумян, Л.П. Осипенко и др. - Краснодар: 1980. - 14 с. (РД 39-3-446-80).

6. Методические указания по нормированию расхода материалов для цементирования скважин (с применением ЭВМ) /С.А.Кеворков, Г.Т.Вартумян, В.И.Аникин, Л.П.Осипенко и др. - Краснодар: 1980,109 с. (РД 39-3-482-80).

7. Методические указания по нормированию расхода материалов для буровых растворов (с применением ЭВМ) /С.А.Кеворков, Г.Т.Вартумян, В.И.Аникин, А.Г.Аветисов и др. - Краснодар: 1980,- 50 с. (РД 39-3-483-80).

8.' Методические указания по нормированию сырья и материалов в производстве КССБ /КССБ-1, КССБ-2, КССБ-4/ и ФХЛС /А.Г.Аветиср? Г.Т.Вартумян, В.С.Баранов, В.А.Шишов и др.-Краснодар: 1981. - 16с. (РД 39-3-566-81).

9. Отраслевая система управления качеством продукции. Количественные методы оптимизации контроля качества спецматериалов/

A.Г.Аветисов, Г.Т.Вартумян, А.С.Макарян, Н.В.Смирнова,- М.:1981. -12 с. (ОСТ 39-119-81).

10. Методические указания по определению объемов отработанных буровых растворов и шлама при строительстве скважин / В.А.Шишов,

B.Ю.Шеметов, И.Н.Везниченко, Г.Т.Вартумян и др. - Краснодар: 1982.- 21 с. (РД 39-3-819-82).

11. Методические указания по нормированию расхода нефтепродуктов на установку нефтяных ванн и промывку скважин при испытании / А.С.Макарян, С.А.Кеворков, Г.Т.Вартумян и др. - Краснодар: 19.84. -90 с.(РД 39-3-866-88).

12. Методические указания по нормировании расхода .сырья и материалов в ВПО "Союзнефтеспецматерзалы" / А.С.Макарян, С.И.Авадов, Г.Т.Вартумян и др. - Краснодар: 1984. - 49 с. (РД 39-3-1018-84).

13. Методика выбора оптимального времени и эксплуатационных скважин для проведения ремонтно-изоляционннх работ /Г.Т.Вартуглян, О.М.Игнатова, Н.М.Сошяин, Р.Ф.Уханов.- Краснодар; 1989. - 10 с. (РД 39-0147009-732-89Р).

Соискатель

Редактор Л.Ф.Дегтярёва Технический редактор Е.И.Сысоева

Формат 60x84 1/16 Печ.л. 2

МА-05665 от 21.08.89. Заказ 4820 Тираж 100

Ротапринт ВНИИКРнефти, г.Краснодар, ул.Мира, 34