автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система прогнозирования твердости горных пород бурящейся скважины

На правах рукописи

Козюра Анна Николаевна

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТВЕРДОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЫ

Специальность 05.11.16 -Информационно-измерительные и управляющие системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре Информационно-измерительным систем в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор А.С. Моисеенко

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А.Г. Толстов

кандидат геолого-минералогических наук А.В. Дахнов

Ведущая организация:

ЗАО Московское СКБ "Ореол"

Защита состоится « / » МЛ^/М' 200S года в ауд. ЛОЖ В 0 часов на заседании диссертационного совета Д212.200.09 при Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина.

Автореферат разослан 2005 года

Ученый секретарь диссертационного

совета Д212.200.09,

доктор технических наук, профессор

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одним из важных резервов увеличения производительности труда, повышения качества управления технологическим процессом бурения скважин и увеличения эффективности геолого-разведочных работ на нефть и газ является создание и внедрение в практику информационно-измерительных систем (ИИС), функционирующих непосредственно в процессе бурения скважин. Применение подобных ИИС позволяет проводить геолого-технологический контроль бурящихся скважин, в ходе которого производится непрерывное измерение, регистрация и обработка на ЭВМ геофизических и геохимических параметров, а также параметров режимов бурения.

Используемые системы геолого-технологического контроля позволяют решать такие важные геологические задачи, как литологическое расчленение разреза скважин, выделение коллекторов и определение характера их насыщения, прогнозирование зон с аномально высокими пластовыми давлениями и другие. Дополнительно к этим задачам, системы геолого-технологического контроля также должны обеспечивать решение задач оптимизации процесса проводки скважин, предупреждения аварийных ситуаций и осложнений бурения.

В настоящее время отмечается интенсивное развитие систем геолого-технологического контроля по пути разработки и усовершенствования аппаратурного состава, алгоритмов и программ обработки данных на основе использования как традиционных, так и новых источников информации. Большая заслуга в развитии теории и практики систем геолого-технологического контроля принадлежит O.K. Ангелопуло, П.В. Балицкому, ЕН. Браго, И.Л. Гурееву, В.Н. Дахнову, А.З. Левицкому, В.Е. Копылову, ОЛ. Кузнецову, Э.Е. Лукьянову, A.M. Мелик-Шахназарову, И.Г. Мельникову,

A.С. Моисеенко, В.Д. Неретину, Л.И. Орлову, В.Н. Рукавицьщу,

B.В. Стрельченко, Л.В. Чекалину и др.

Одним из новых перспективных методов исследования скважин в процессе бурения, получившим развитие в нашей стране и за рубежом является виброакустический каротаж (ВАК), использующий в качестве источника возбуждения упругих волн виброакустические сигналы, возникающие при взаимодействии породоразрушающего инструмента с разбуриваемой горной породой. Каналом связи "забой-устье" для системы ВАК является сама бурильная колонна, что позволяет осуществлять привязку регистрируемых наземных данных к процессам на забое практически в реальном масштабе времени. Высокая информативность параметров виброакустических сигналов позволяет использовать их для решения широкого ряда задач технологического и геологического характера.

Несмотря на очевидные преимущества метода ВАК, в современных информационно-измерительных комплексах виброакустического каротажа характеристики вибраций в большей степени используются для оценки технологических параметров бурения, и практически не используются для решения задач литологического расчленения разрезов. Однако, в работах Т.А. Дозорова, Б.Н. Ивакина, Э.Е. Лукьянова, А.С. Моисеенко, В.Н. Рукавицына, В.Г. Савко, В.В. Стрельченко и др. представлены результаты исследований, позволяющих утверждать, что временные и спектральные характеристики виброакустических сигналов отражают также влияние механических свойств горных пород, в частности, твердости.

Учитывая, что прогнозирование свойств горных пород впереди забоя бурящейся скважины является одной из важнейших задач геолого-технологического контроля и позволит не только определить момент подхода породоразрушающего инструмента к участкам разреза, которые могут вызвать осложнения процесса бурения, но и оптимизировать сам процесс бурения, появляется возможность использования характеристик виброакустических сигналов для осуществления оперативного достоверного прогнозирования механических свойств горных пород.

Для решения задачи прогнозирования литологического разреза, в частности, прогнозного определения механических свойств горных пород необходимо разработать математическую модель образования виброакустических сигналов на забое бурящейся скважины, информационные параметры которых зависят от твердости как разбуриваемого пласта, так и пласта лежащего ниже забоя. На основе этой модели должны быть созданы алгоритм прогнозирования свойств горных пород и соответствующее аппаратурное обеспечение.

Включение подсистемы прогнозирования механических свойств горных пород в состав станций геолого-технологического контроля существенно повышает их эффективность, увеличивая достоверность определения осложнений процесса бурения и его оптимизации. Результаты комплексной интерпретации измерительной информации, получаемой совместно с данными от других технологических подсистем увеличивают надежность определения механических свойств горных пород скважины. Таким образом, разработка математических моделей, алгоритмов и соответствующей аппаратуры прогнозирования механических свойств горных пород бурящейся скважины является актуальной задачей.

Цель работы.

Целью исследования в диссертационной работе является разработка информационно-измерительной системы прогнозирования твердости горных пород бурящейся скважины по амплитудно-частотным характеристикам сигналов вибраций верха бурильной колонны.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

1. Анализ существующих математических моделей образования вибросигналов и информационно-измерительных систем виброакустических исследований скважин.

2. Исследование временных и спектральных характеристик виброакустических сигналов в образцах горных пород различной твердости.

3. Разработка информационной модели прогнозирования твердости горных пород по спектральным характеристикам виброакустических сигналов.

4. Разработка алгоритма прогнозирования механических свойств горных пород по амплитудно-частотным характеристикам вибросигналов.

5. Разработка информационно-измерительной системы для прогнозирования твердости горных пород в скважине в процессе бурения.

Решение поставленных задач потребовало привлечения методов исследования, базирующихся на методах теоретической механики и акустики, теории дифференциальных уравнений, численных методах, методах интерполяции и аппроксимации, спектрального анализа и теории информации, статистических методах исследований и методах дисперсионного анализа, методах интерпретации каротажных данных.

Научная новизна. К основным научным результатам, представленным в диссертационной работе и выносимым на защиту, относятся:

1. Амплитудно-частотные характеристики вибросигналов в разбуриваемых горных породах, анализ параметров которых в определенном диапазоне частот позволяет осуществлять прогнозирование твердости пластов.

2. Введение параметра "кажущейся" твердости горных пород, используемого для оценки динамики частотных характеристик виброакустических сигналов на границах смежных пластов в скважине.

3. Характер изменения частотных характеристик вибросигналов на границах пластов различной литологии.

4. Математическая модель прогнозирования твердости горных пород по спектральным характеристикам вибросигналов.

5. Алгоритм прогнозирования механических свойств горных пород по спектральным характеристикам виброакустических сигналов.

Достоверность научных результатов и выводов, сформулированных в

диссертационной работе, устанавливалась сопоставлением данных теоретических расчетов и экспериментов. Разработанная математическая модель была проверена на адекватность по данным сравнения действительных результатов геофизических исследований скважин и смоделированных данных на месторождении Харьяга республики Коми.

Практическая ценность диссертационной работы.

Разработанные аппаратурный комплекс информационно-измерительной системы и алгоритм обработки виброакустических сигналов были положены в основу создания патента на полезную модель устройства для прогнозирования литологического разреза скважины в процессе бурения.

Применение разработанной математической модели и алгоритма измерения и обработки виброакустических сигналов существенно повысили качество получаемых данных по оценке прогнозирования механических свойств горных пород бурящейся скважины, что позволило увеличить технологическую и экономическую эффективность процесса бурения.

Апробация работы. Основные положения работы были представлены и обсуждены на следующих конференциях:

- Пятой научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России", Москва, 2003 г.

- Пятой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности в России "Новые технологии в газовой промышленности", Москва, 2003 г.

- Первой научной конференции аспирантов, молодых преподавателей и сотрудников вузов и научных организаций "Молодежная наука -нефтегазовому комплексу", Москва, 2004 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ, в том числе 1 патент на полезную модель.

Объем работы. Диссертация включает 152 страницы, 53 рисунка, 19 таблиц и состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и 3

приложений. В приложении к диссертации представлены патент на полезную модель, листинг программы алгоритма прогнозирования и документ о внедрении результатов работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследований и перечень основных задач, вытекающих из поставленной цели. Описывается структура исследования, научная новизна и защищаемые положения.

В первой главе рассмотрены современные методы и аппаратура виброакустических исследований скважин. Виброакустический каротаж основан на регистрации и анализе характеристик упругих колебаний, возникающих на забое скважины в процессе бурения при взаимодействии породоразрушающего инструмента с горной породой и распространяющихся по бурильным трубам к дневной поверхности.

Показано, что среди причин, вызывающих возникновение сигналов вибраций, помимо конструктивных особенностей бурильного инструмента, технологических особенностей процесса бурения и формы забоя, также выделяют физико-механические свойства разбуриваемых горных пород, что позволяет использовать параметры виброакустических сигналов для решения широкого ряда технологических и геологических задач, одной из которых является прогнозирование свойств горных пород впереди забоя. Прогнозирование твердости, как одного из параметров горных пород позволяет проводить оперативное литологическое расчленение разреза скважин, определять момент подхода бурильного инструмента к "сложным" участкам разреза, а также поддерживать оптимальные значения технологических параметров бурения.

Рассмотрены две основные структурные схемы информационно-измерительных систем, предназначенных для проведения виброакустических

исследований скважин: измерительно-вычислительный комплекс с установкой датчиков вибраций на вертлюге и на квадрате.

Показано, что преимуществами комплекса первого типа является удобство его реализации, а к недостаткам относится значительный уровень помех, вносимых непрерывным "дребезжанием" самого вертлюга. Система второго типа практически лишена недостатков измерительного комплекса с установкой датчиков на вертлюге. Однако к ее недостаткам относится тот факт, что каждый раз при повторяющихся спусках и подъемах квадрата необходимо проводить демонтаж и повторный монтаж датчиков вибрации для последующего цикла углубления скважины.

Анализ существующих информационно-измерительных систем виброакустических исследований скважин показал, что данные ВАК в основном используются для определения технологических параметров бурения, а также оперативного литологического расчленения до разбуриваемой точки пласта. Невозможность использования данных ВАК для прогнозирования механических свойств горных пород впереди забоя связана с отсутствием соответствующих информационных моделей, а также методик и алгоритмов обработки параметров виброакустических сигналов.

В главе также приводится обзор математических моделей образования виброакустических сигналов. Согласно этим моделям бурильный инструмент можно представить механизмом, вырабатывающим продольные, крутильные и поперечные колебания, которые и являются источником виброакустических сигналов, передающихся по колонне бурильных труб на поверхность. Учитывая зависимость параметров продольных колебаний от геологических особенностей разреза, а также широкополосность их спектральных характеристик и наименьшее затухание при передаче по колонне бурильных труб на дневную поверхность, в качестве основных исследуемых колебаний были выбраны продольные колебания.

Показано, что существует принципиальная возможность прогнозирования механических свойств горных пород по временным и спектральным характеристикам виброакустических сигналов.

Вторая глава посвящена разработке математической модели образования виброакустических сигналов при взаимодействии породоразрушающего инструмента с горной породой, в которой бурильный инструмент представлен генератором прямоугольных виброакустических импульсов, что позволяет учитывать влияние механических параметров разбуриваемых горных пород. Генерируемые прямоугольные импульсы образуются под действием постоянной статической и знакопеременной динамической нагрузок. Уравнение рассматриваемой математической модели имеет вид

Здесь, где и(1) - амплитуда виброакустических сигналов; 4=^ + 5 -число оборотов долота, необходимое для разрушения всей площади забоя на определенную глубину (определяемое исходя из типоразмера долота и параметров режима бурения); - механическая скорость проходки;

- скорость вращения долота; - осевая суммарная нагрузка на забой; Рс - осевая статическая нагрузка на забой; Гв - радиус периферийного венца шарошки; - число зубцов цилиндрической шарошки; - угловая скорость шарошки; - угол между осями долота и шарошки; - твердость породы; /*в - расчетная площадь контакта зубца с породой; 2ц - число опорных зубцов долота; Т- период продольных колебаний; Х- аремя.

Для подтверждения связи параметров виброакустических колебаний с твердостью горных пород были проведены соответствующие стендовые эксперименты.

\шр, (1)

где определяется выражением

2Рс-ршЬ'вг„при 0,5Г £ < £ Г

(2)

Изучение амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) виброакустических сигналов в горных породах различной твердости проводилось на специально разработанной установке, структурная схема которой представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема установки для измерения АЧХ вибросигналов в кернах.

Здесь, 1 - генератор гармонических колебаний, 2 - преобразователь электрических сигналов в механические колебания, 3 - образец керна,

4 - преобразователь механических колебаний в электрические сигналы,

5 - цифровой вольтметр.

Методика экспериментов, проводимых на этой установке, заключалась в подаче на ее вход электрических гармонических сигналов различных частот в диапазоне 0 - 5 кГц одинаковой амплитуды от генератора 1 и измерении цифровым вольтметром 5 амплитуд выходных сигналов, соответствующих входным частотам. При проведении эксперимента были рассмотрены двусторонняя установка пьезоэлементов к исследуемому керну горной породы и односторонняя установка пьезоэлементов, при которой регистрация амплитудно-частотных характеристик вибросигналов осуществлялась в керне пород с одним значением твердости, в керне, состоящим из двух смежных участков с одним и вторым значениями твердости и в керне со вторым значением твердости.

При этом физически исследуемый образец керна выступал в качестве полосового фильтра.

На рис. 2 показаны амплитудно-частотные характеристики вибросигналов в двух из исследованных образцов.

Б. ьв

— • карие глины 99 шСммЗ • • • керн» песчаника 240кгсА*м2

70

0

03 1 13 2 24 Э За 4 4.5 в

Г, кГц

Рис. 2. Амплитудно-частотные характеристики виброакустических сигналов в образцах

Анализ полученных спектральных характеристик для изученных образцов породы показал, что амплитудно-частотные характеристики виброакустических сигналов в кернах различной литологии имеют один четко выраженный максимум, сдвинутый по частоте в зависимости от твердости горных пород (см. рис. 2).

Результаты проведенной с помощью критериев серий и инверсий проверки полученных амплитудно-частотных характеристик

виброакустических сигналов, подтвердили стационарность и эргодичность спектральных вибросигналов. Количественные оценки значимости влияния твердости горных пород на спектральные характеристики вибросигналов в кернах на всем частотном диапазоне, проведенные по результатам однофакторного дисперсионного анализа, подтвердили наибольшее влияние твердости пород на "характеристических" частотах кернов, амплитуда спектра на которых максимальна для данных образцов керна породы.

Анализ полученных амплитудно-частотных характеристик позволил выделить для каждого типа исследуемых горных пород так называемые "характеристические" частоты, на которых амплитуда виброакустического сигнала для данного типа породы в несколько раз превышает средний уровень амплитуды на остальных частотах. Данный феномен может быть объяснен тем обстоятельством, что горная порода для виброакустических сигналов является

кернов глины и песчаника.

как бы фильтром, полоса которого зависит от твердости ее скелета. Этот феномен позволяет представить горные породы различной твердости в виде узкополосных фильтров для упругих колебаний.

Ввиду того, что в процессе бурения бурильный инструмент непрерывно излучает упругие колебания, передающиеся в окружающие пласты горной породы через забой скважины и через стенки колонны бурильных труб, возникает возможность появления сигналов упругих колебаний на "характеристических" частотах горных пород, и соответственно присутствия этих сигналов в спектре вибросигналов, передающихся на дневную поверхность по колонне. Учет АЧХ бурильной колонны показал, что сдвига частот вибросигналов в линии связи практически происходит. Следовательно, появляется принципиальная возможность по результатам спектрального анализа виброакустических сигналов на поверхности оценивать твердость разбуриваемых горных пород.

В результате анализа данных твердости образцов горных пород и полученных соответствующих им характерных частот вибросигналов, была предложена эмпирическая зависимость между твердостью горных пород и "характеристическими" частотами

где / - "характеристическая" частота вибросигналов в горной породе; р, - твердость исследуемой горной породы; К/, К} - эмпирически определенные коэффициенты.

Достоверность предложенной зависимости подтверждается рис. 3, на котором отдельными точками отражена экспериментальная и пунктиром расчетная согласно выражению (3) зависимости "характеристических" частот горных пород от их твердости. Представленные данные получены для исследованных образцов кернов, отобранных в скважинах месторождения Харьяга.

Рк. «ГС/ММ2

700 -

6Ш

5Ш

МО •

ЭСО -

200 ■

100-

0'

?,45 2.65 2*5 3.05 3.25 3.45 3.65

Рис. 3. Экспериментально полученная и расчетная зависимости характерной частоты от твердости кернов породы.

С другой стороны, в ходе аналитических и экспериментальных исследований было установлено, что радиус распространения упругих колебаний бурильного инструмента, в том числе, определяется твердостью горных пород. Таким образом, при нахождении в этом радиусе пород разной твердости, они все в той или иной степени окажут влияние на амплитудно-частотную характеристику виброакустических сигналов в разбуриваемых горных породах. При этом можно утверждать, что по мере приближения бурильного инструмента к подошвенной породе, лежащей ниже забоя, ее параметры, в частности, твердость все более будет влиять на амплитуду и частоту регистрируемого вибросигнала. Это дает возможность прогнозировать приближение бурильного инструмента к пласту, лежащему глубже исследуемого, а также определять значение твердости этого нижележащего пласта.

Опираясь на полученные результаты, было сделано предположение о том, что на приграничных участках смежных пластов с различной твердостью происходит влияние акустических свойств обоих пластов на параметры виброакустических сигналов. Так как акустические свойства пластов связаны с их твердостью, то оценку этого влияния было предложено производить при

помощи вводимого параметра "кажущейся" твердости рк, который изменяется по определенному закону в интересующих нас граничных интервалах и равняется истинной (табличной) твердости рш в тех пластах, где возможное влияние акустических параметров нижележащих и вышележащих пластов незначительно.

Система уравнений для определения "кажущейся" твердости в двух смежных пластах будет иметь вид

где - "кажущаяся" твердость соответственно разбуриваемого и

нижележащего пластов; - истинная или табличная твердость

разбуриваемого и нижележащего пластов; - текущая глубина, на которой в данный момент находится породоразрушающий инструмент; - граничные значения переходного интервала, на протяжении которого виброакустические сигналы испытывают влияние механических свойств двух смежных пластов;

- значение глубины, на которой находится действительная граница двух смежных пластов; аи а2 - коэффициенты, определяемые исходя из характера влияния механических свойств горных пород на вибросигналы;

- экспериментально определяемые коэффициенты, учитывающие "характеристические" частоты вибросигналов в разбуриваемых горных породах. Значения коэффициентов Киф для различных горных пород были получены определением отношения амплитуды спектральных характеристик до и после пропускания через керн механических колебаний (см. рис. 1). Определение всех параметров выражения (4) производится после регистрации второго частотного сдвига между двумя последовательными

виброакустическими сигналами.

Характер влияния механических свойств смежных пластов на параметры "кажущейся" твердости и характерной частоты в интервале переходной зоны показан на рис. 5.

Рис. 5. Кривые характерной частоты, "кажущейся" и истинной твердостей горных пород на переходном интервале.

Здесь, сплошной линией обозначена кривая "кажущейся" твердости, пунктирной линией - кривая "характеристической" частоты на переходном интервале - 100,2 - 101,8 м. Вертикальными пунктирными линиями обозначены данные твердостей смежных пластов, тонкими горизонтальными линиями - границы переходного интервала, а широкой горизонтальной линией - граница пластов, пролегающая на глубине 101,2 м.

Как видно из рис. 5, на участках, расположенных выше и ниже переходного интервала значения табличной и "кажущейся" твердостей совпадают и равны, соответственно для первого и второго пласта, 100 и 350 кгс/мм ; характерная частота имеет постоянное значение, соответственно, 3,23 и 2,75 кГц. При вхождении бурильного инструмента в переходную часть верхнего пласта, на твердость начинает оказывать действие твердость нижележащего пласта через виброакустические сигналы, возникающие при разрушении горной породы. При дальнейшем приближении долота к границе между пластами, значение "кажущейся" твердости будет тем больше увеличиваться, а величина характерной частоты, согласно выражению (3), тем

больше уменьшаться, чем выше значение истинной твердости нижележащего пласта. Максимальное значение рк примет на границе пластов, после чего на протяжении всего переходного участка второго пласта будет снижаться до его табличной твердости. Минимальное значение характерной частоты, после прохождения границы пластов будет увеличиваться до значения "характеристической" частоты вибросигналов в нижележащем пласте.

Окончательное выражение математической модели для определения величины виброакустических сигналов и(1) с учетом подстановки уравнений (4) в (2) будет иметь вид

где определяется выражением

'¡Р.-р,Л-е-'','-»)) к1(№г„„р« 0*/5 0,5Г

«0-

2РС - (л -/>,„(' -«-"•"-''>))• 0,5 Т йЧТ

(5)

В качестве примеров применения математической модели при образовании вибросигналов в главе рассмотрены переходные интервалы глина-известняк, глина-песчаник, известняк-сцементированный песчаник, сцементированный песчаник-доломит и гранит-глина месторождения Харьяга. По результатам анализа рассмотренных примеров сделаны выводы о зависимости характера изменения кривых "кажущейся" твердости, кривых спектральной мощности вибросигналов на рассматриваемых участках переходов, а также мощности переходных участков от твердости взаимодействующих пород. Было отмечено, что в переходах пластов, твердости которых отличаются в несколько раз, влияние механических свойств пластов с большей твердостью отмечается дополнительными амплитудными выбросами на кривой спектральной мощности вибросигналов для пластов с меньшей твердостью.

Полученные результаты использования спектральных характеристик, параметров "характеристической" частоты, "кажущейся" твердости, а также

спектральной мощности вибросигналов подтверждают информативность характеристик виброакустических сигналов для прогнозирования твердости нижележащих пластов и определения нахождения их границ.

По результатам предварительных исследований и математического моделирования разработан алгоритм измерения и обработки виброакустических сигналов в процессе бурения, позволяющий по оперативному анализу спектральных характеристик вибросигналов прогнозировать твердость пластов ниже забоя скважины.

В третьей главе представлены результаты скважинных экспериментальных исследований, проводимых на месторождении Харьяга с целью подтверждения выдвинутых математических предположений о возможности использования характеристик виброакустических сигналов для прогнозирования механических свойств пластов.

Рассмотрена информационно-измерительная система прогнозирования твердости горных пород бурящейся скважины с возможностью установки датчика вибрации как на вертлюге, так и на квадрате. В системе предусмотрена возможность управления параметрами регистрации виброакустических сигналов на бурильной установке при помощи блоков обратной связи (рис. 6).

Рис. 6. Структурная схема информационно-измерительной системы прогнозирования твердости горных пород.

Здесь 1 - генератор прямоугольных импульсов виброакустических сигналов; 2 - полосовой фильтр; 3 - акустический канал связи (колонна бурильных труб); 4 - датчик вибрации, измеряющий виброакустические сигналы в частотном диапазоне от 0 до 5 кГц; 5 - блок частотной модуляции; 6 - блок передатчика; 7 - блок приемника; 8 - блок частотной демодуляции; 9 - блок аналогово-цифрового преобразования; 10 - датчик глубин; 11 - блок задатчика шага по глубине; 12 - блок прерывателя; 13 - блок генератора временного интервала; 14 - блок обработки; 15 - блок преобразования Фурье вибросигналов; 16 - блок оперативной памяти; 17 - блок вычислительного устройства; 18 - блок управления; 19- блок отображения информации.

Введение в информационно-измерительную систему блоков задатчика шага по глубине, прерывателя и генератора временного интервала позволили обеспечить оптимальные условия длительности записи и шага регистрации виброакустических сигналов, исходя из особенностей литологического разреза скважины.

Дополнительный блок обработки (блок 14), структуру которого образуют блок преобразования Фурье вибросигналов, блок оперативной памяти и блок вычислительного устройства, позволил оперативно получить и обработать спектральные характеристики вибросигналов согласно алгоритму прогнозирования твердостей горных пород, а также осуществлять расчет спектральной мощности вибросигналов. Общая погрешность ИИС, с учетом погрешности линии связи (бурильной колонны) и погрешности математической модели составляет 2,4%.

Представленная информационно-измерительная система может использоваться автономно, а также может быть включена в состав станций геолого-технологического контроля в качестве отдельного модуля для измерения виброакустических сигналов.

Экспериментальные скважинные исследования проводились совместно со стандартным комплексом геолого-технологических исследований скважин

вместе с оперативным анализом шлама. Полученные прогнозные литологические разрезы сравнивались с материалами геофизических исследований скважин, проведенными после окончания бурения исследуемых скважин.

Прогнозирование параметров пластов с неизвестной твердостью, а также нахождение границы между исследуемыми пластами проводились в соответствии с алгоритмом прогнозирования (см. рис. 7).

Рис. 7. Алгоритм интерпретации спектральных характеристик вибросигналов. Согласно данному алгоритму, в процессе бурения непрерывно производится анализ спектральных характеристик последовательно

зарегистрированных на дневной поверхности виброакустических сигналов, в результате которого определяется "характеристическая" частота для каждого из этих сигналов, а также рассчитывается величина частотного сдвига между ними. В случае если частотный сдвиг между характерными частотами сигналов равен нулю, следует вывод об однородности разбуриваемого пласта. Если же "характеристические" частоты зарегистрированных сигналов различны, это означает, что бурильный инструмент находится в переходной зоне, в той или иной удаленности от границы пластов, определяемой твердостью нижележащего пласта горной породы. В последнем случае, для прогнозного вычисления границы пластов и твердости пласта ниже забоя скважины, определяемых согласно выражению (4) достаточно трех последовательных измерений "характеристических" частот вибросигналов.

Ниже показаны последовательные этапы обработки виброакустических сигналов для одного из переходных интервалов скважины № КНА-5, образованного песчаником, твердостью 350 кгс/мм2 и глиной, твердостью 100 кгс/мм2 в интервале 380+500 м. На рис. 8 слева направо показаны зарегистрированная кривая ВАК, кривая механической скорости проходки и кривая скорости вращения долота, неоднозначный характер изменения которых не позволяет достоверно определить действительную границу пластов.

В соответствии с алгоритмом для прогнозирования твердости горных пород, были определены "характеристические" частоты для всего рассматриваемого интервала. Согласно полученным данным, характерная частота спектра вибросигналов на протяжении интервала 380 - 429,5 м оставалась равной приблизительно 2,75 кГц, что соответствует нахождению долота в пласте твердостью 350 кгс/мм2 (песчаник). Затем, после резкого снижения на глубине 430 м характерная частота увеличилась и оставалась до конца исследуемого интервала равной примерно 3,24 кГц, что соответствует твердости - твердости пласта глин (согласно выражению (3)).

Предполагаемая граница песчаник-глина, также отмечаемая резким

увеличением скорости вращения долота, находится на глубине 430 м.

Рис. 8. Данные ВАК, механической скорости проходки и скорости вращения долота для перехода песчаник-глина на интервале 380-500 м.

Рис. 9. Данные ВАК, механической скорости проходки, характерной частоты и "кажущейся" твердости для перехода песчаник-глина на интервале 410-450 м.

Подробное рассмотрение участка скважины вблизи предполагаемой

границы позволило определить ненулевой частотный сдвиг в 13 Гц между "характеристическими" частотами 2,750 кГц и 2,737 кГц двух последовательных виброакустических сигналов на глубине 429,6 м.

В соответствии с проведенными расчетами согласно выражениям (3) и (4), было определено, что граница пластов будет находиться на глубине 430 м, переходный интервал будет заканчиваться на глубине 431 м, а твердость нижележащего пласта будет равна

Кривые изменения характерной частоты и "кажущейся" твердости для перехода песчаник-глина на интервалах 410 - 450 м приведены на рис. 9. На этом же рисунке слева показана литологическая колонка, полученная по результатам геофизических исследования скважин, проведенных после окончания бурения. Как видно из рис. 9, расчетное значение границы пластов -430 м, полученное по выражению для определения "кажущейся" твердости (4) совпало с фактической глубиной границы - 430,7 м с ошибкой 0,2%. Погрешность определения твердости нижележащего пласта составила 3%.

Данные сравнения фактических литологических разрезов и действительных границ пластов для других скважин месторождения Харьяга, полученные по результатам геофизических исследований скважин, проводимых на каротажном кабеле после окончания бурения, с прогнозными параметрами переходов показали максимальную ошибку 4,2% при определении прогнозируемого значения твердости нижележащего пласта и 0,5% при определении границы между смежными пластами. Таким образом, полученные результаты в совокупности подтверждают практическую возможность использования характеристик виброакустических сигналов для прогнозирования механических свойств горных пород в процессе бурения скважин.

В заключении приведены основные результаты и выводы по диссертационной работе.

В приложениях приведены патент на полезную модель, листинг программы алгоритма и справка о внедрении результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получены экспериментальные амплитудно-частотные характеристики вибросигналов для горных пород нефтяных и газовых месторождений.

2. Установлена экспоненциальная зависимость "характеристической" частоты виброакустических колебаний в горных породах от изменения показателя их твердости.

3. Определен характер изменения спектральных характеристик виброакустических сигналов на границах пластов различной твердости.

4. Разработана информационная модель прогнозирования твердости горных пород по спектральным характеристикам виброакустических сигналов.

5. Экспериментально подтверждена адекватность разработанной математической модели реальным результатам геофизических исследований скважин на месторождении Харьяга.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Жуков A.M., Козюра А.Н., Моисеенко А.С., Стрельченко В.В. Устройство для прогнозирования литологического разреза скважины в процессе бурения. Патент на полезную модель №32825, опубл. 24.04.2003.

2. Козюра А.Н., Командровский В.Г., Моисеенко А.С. О виброакустическом исследовании скважин как сложных систем //Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. -2003. №1.-С. 17-20.

3. Козюра А.Н. Виброакустический каротаж для прогнозирования механических свойств горных пород в процессе бурения скважин //Технологии нефти и газа. - 2004. №5. - С. 61-64.

4. Козюра А.Н., Моисеенко А.С. Информационно-измерительные системы пассивной скважинной акустики: Тез. докл. Пятой научно-

технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России". - М.: РГУ нефти и газа, 2003. - 34 с.

5. Козюра А.Н. Математическая модель процесса вибраций верха бурильной колонны: Тез. докл. Пятой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности в России "Новые технологии в газовой промышленности". - М.: РГУ нефти и газа, 2003.-42 с.

6. Козюра А.Н. Прогнозирование твердости горных пород впереди забоя бурящейся скважины: Тез. докл. Первой научной конференции аспирантов, молодых преподавателей и сотрудников вузов и научных организаций "Молодежная наука - нефтегазовому комплексу". - М.: РГУ нефти и газа, 2004. -22 с.

Подписано в печать Формат 60x90/16

Объем Тираж ЮО

Заказ 58

119991, Москва, Ленинский просп. ,65 Отдел оперативной полиграфии РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

У * % -

-, j » V

( : •1367

4

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ И АППАРАТУРЫ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН.

1.1. Вибрационная диагностика.

1.2. Современное состояние виброакустических исследований скважин.

1.3. Возможности использования виброакустических сигналов для решения технологических и геологических задач бурения.

1.4. Информационно-измерительные комплексы виброакустических исследований скважин.

1.4.1. Структурные схемы информационно-измерительных систем для измерения вибросигналов.

1.4.2. Аппаратура "мгновенного каротажа" СНАП-лог.

1.4.3. Аппаратура виброакустического каротажа с радиоканалом (АВАК-РК).

1.4.4. Система виброакустического вертикального сейсмического профилирования в процессе бурения (ВСП ПБ).

1.4.5. Телеметрическая система для исследования вибраций бурильной колонны при электробурении.

1.4.6. Телеметрические системы для определения механических свойств горных пород с установкой датчика вибраций над бурильным инструментом.

1.5. Математические модели образования виброакустических сигналов в процессе взаимодействия бурильного инструмента с разбуриваемой горной породой.

1.5.1. Генерация виброакустических сигналов в колонне бурильных труб.

1.5.2. Временные характеристики виброакустических сигналов при единичном акте вдавливания зубца в породу.

1.5.3. Аналитическое исследование математических моделей образования и передачи сигналов вибрации по каналу связи забой-устье.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТВЕРДОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ВРЕМЕННЫМ И ЧАСТОТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ВИБРОСИГНАЛОВ.

2.1. Математическая модель работы долота как генератора прямоугольных импульсов.

2.2. Механические свойства горных пород и их влияние на временные и частотные характеристики вибросигналов.

2.2.1. Экспериментальные исследования влияния твердости горных пород на спектральные характеристики вибросигналов в кернах.

2.2.2. Параметр "кажущейся " твердости и его влияние на характеристики виброакустических сигналов.

2.3. Упрощенная электродинамическая модель работы бурильного инструмента.

2.4. Применение математической модели для прогнозирования твердости горных пород впереди забоя бурящейся скважины.

2.4.1. Математическая модель для участка перехода глина-известняк.

2.4.2. Математические модели для переходных участков гипотетической скважины.

2.5. Алгоритм интерпретации данных виброакустического каротажа в процессе бурения с целью прогнозирования механических свойств горных пород.

2.6. Выводы.

ГЛАВА 3. СКВАЖИННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. автономный измерительно-вычислительный комплекс с установкой датчиков вибрации на вертлюге.

3.2. Информационно-измерительная система прогнозирования твердости горных пород.

3.3. Блок измерения вибросигналов как подсистема станции СГТ-микро.

3.4. Прогнозирование твердости горных пород в разрезах бурящихся скважин месторождения Харьяга.

3.5. Выводы.

Актуальность темы.

Одним из важных резервов увеличения производительности труда, повышения качества управления технологическим процессом бурения скважин и увеличения эффективности геолого-разведочных работ на нефть и газ является создание и внедрение в практику информационно-измерительных систем (ИИС), функционирующих непосредственно в процессе бурения скважин. Применение подобных ИИС позволяет проводить геолого-технологический контроль бурящихся скважин, в ходе которого производится непрерывное измерение, регистрация и обработка на ЭВМ геофизических и геохимических параметров, а также параметров режимов бурения.

Используемые системы геолого-технологического контроля позволяют решать такие важные геологические задачи, как литологическое расчленение разреза скважин, выделение коллекторов и определение характера их насыщения, прогнозирование зон с аномально высокими пластовыми давлениями и другие. Дополнительно к этим задачам, системы геолого-технологического контроля также должны обеспечивать решение задач оптимизации процесса проводки скважин, предупреждения аварийных ситуаций и осложнений бурения.

В настоящее время отмечается интенсивное развитие систем геолого-технологического контроля по пути разработки и усовершенствования аппаратурного состава, алгоритмов и программ обработки данных на основе использования как традиционных, так и новых источников информации. Большая заслуга в развитии теории и практики систем геолого-технологического контроля принадлежит O.K. Ангелопуло, П.В. Балицкому, Е.Н. Браго, И.Л. Гурееву, В.Н. Дахнову, В.Е. Копылову, O.JI. Кузнецову, А.З. Левицкому, Э.Е. Лукьянову, A.M. Мелик-Шахназарову,

И.Г. Мельникову, А.С. Моисеенко, В.Д. Неретину, Л.И. Орлову, В.Н. Рукавицину, В.В. Стрельченко, JI.B. Чекалину и др. [50, 52, 57]. (0 Одним из новых перспективных методов исследования скважин в процессе бурения, получившим развитие в нашей стране и за рубежом [6, 12, 16, 18, 22, 26, 43, 47, 52, 59, 65, 66, 103] является виброакустический каротаж (ВАК), использующий в качестве источника возбуждения упругих волн виброакустические сигналы, возникающие при взаимодействии породоразрушающего инструмента с разбуриваемой горной породой. Каналом связи "забой-устье" для системы ВАК является сама бурильная колонна, что позволяет осуществлять привязку регистрируемых наземных данных к процессам на забое практически в реальном масштабе времени.

Высокая информативность параметров виброакустических сигналов позволяет использовать их для решения широкого ряда задач технологического и геологического характера:

- определение нагрузки на долото и скорости вращения бурильного Л инструмента;

- определение текущих координат долота в процессе бурения;

- выделение продуктивных пластов;

- геологическое расчленение разреза бурящейся скважины.

Несмотря на очевидные преимущества метода ВАК, в современных информационно-измерительных комплексах виброакустического каротажа характеристики вибросигналов в большей степени используются для оценки технологических параметров бурения, и практически не используются для решения задач литологического расчленения разрезов. Однако, в работах [22, 25, 26, 40, 52, 65, 69] представлены результаты исследований, позволяющих утверждать, что временные и спектральные характеристики Ф виброакустических сигналов отражают также влияние механических свойств горных пород, в частности, твердости.

Учитывая, что прогнозирование свойств горных пород впереди забоя бурящейся скважины является одной из важнейших задач геолого-(Щ1 технологического контроля и позволит не только определить момент подхода породоразрушающего инструмента к участкам разреза, которые могут вызвать осложнения процесса бурения, но и оптимизировать сам процесс бурения, появляется возможность использования характеристик виброакустических сигналов для осуществления оперативного достоверного прогнозирования механических свойств горных пород.

Для решения задачи прогнозирования литологического разреза, в частности, прогнозного определения механических свойств горных пород необходимо разработать математическую модель образования виброакустических сигналов на забое бурящейся скважины, информационные параметры которых зависят от твердости как разбуриваемого пласта, так и пласта лежащего ниже забоя. На основе этой модели должны быть созданы алгоритм прогнозирования свойств горных щ, пород и соответствующее аппаратурное обеспечение.

Включение подсистемы прогнозирования механических свойств горных пород в состав станций геолого-технологического контроля существенно повышает их эффективность, увеличивая достоверность определения осложнений процесса бурения и его оптимизации. Результаты комплексной интерпретации измерительной информации, получаемой совместно с данными от других технологических подсистем увеличивают надежность определения механических свойств горных пород скважины. Таким образом, разработка математических моделей, алгоритмов и соответствующей аппаратуры прогнозирования механических свойств горных пород бурящейся скважины является актуальной задачей.

Цель работы и задачи исследования.

Целью исследования в диссертационной работе является разработка информационно-измерительной системы прогнозирования твердости горных пород бурящейся скважины по амплитудно-частотным характеристикам сигналов вибраций верха бурильной колонны, (ф Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

1. Анализ существующих математических моделей образования вибросигналов и информационно-измерительных систем виброакустических исследований скважин.

2. Исследование временных и спектральных характеристик виброакустических сигналов в образцах горных пород различной твердости.

3. Разработка информационной модели прогнозирования твердости горных пород по спектральным характеристикам виброакустических сигналов.

4. Разработка алгоритма прогнозирования механических свойств горных пород по амплитудно-частотным характеристикам вибросигналов.

5. Разработка информационно-измерительной системы для ф, прогнозирования твердости горных пород в скважине в процессе бурения.

Научная новизна.

1. Исследованы амплитудно-частотные характеристики вибросигналов в разбуриваемых горных породах, которые позволили определить диапазон частот, пригодный для прогнозирования твердости пластов.

2. Введен параметр "кажущейся" твердости, используемый для оценки динамики частотных характеристик виброакустических сигналов на границах смежных пластов в скважине.

3. Исследован характер изменения частотных характеристик вибросигналов на границах пластов различной литологии.

4. Разработана математическая модель прогнозирования твердости горных пород по спектральным характеристикам вибросигналов.

5. Разработан алгоритм прогнозирования механических свойств горных пород по спектральным характеристикам виброакустических сигналов.

Практическая ценность диссертационной работы.

Применение разработанной математической модели и алгоритма измерения и обработки виброакустических сигналов существенно повышает качество получаемых данных по оценке прогнозирования механических свойств горных пород бурящейся скважины, что позволяет увеличить технологическую и экономическую эффективность процесса бурения.

Реализация результатов работы.

Разработанные аппаратурный комплекс информационно-измерительной системы и методика обработки виброакустических сигналов были положены в основу создания патента на полезную модель устройства для прогнозирования литологического разреза скважины в процессе бурения.

Промысловая апробация этой информационно-измерительной системы ф проводилась на скважинах месторождения Харьяга республики Коми. При этом была показана высокая оперативность и достоверность построения литологических разрезов скважин, а также, учитывая результаты прогнозирования механических свойств горных пород ниже забоя, была обеспечена поддержка технологических параметров бурения на оптимальном уровне.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Экспериментальные и аналитические зависимости амплитудно-частотных характеристик виброакустических сигналов от твердостей горных пород для нефтяных и газовых месторождений.

2. Характер изменения спектральных характеристик ♦ виброакустических сигналов на границах пластов различной литологии.

3. Электродинамическая модель бурильного инструмента как генератора прямоугольных импульсов виброакустических сигналов, параметры которых связаны с твердостью горных пород.

4. Информационная модель прогнозирования твердости горных пород по спектральным характеристикам виброакустических сигналов.

5. Алгоритм прогнозирования механических свойств горных пород по амплитудно-частотным характеристикам вибросигналов.

6. Информационно-измерительная система для прогнозирования литологического разреза скважины в процессе бурения.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на семинарах кафедры Информационно-измерительные системы РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, на Пятой научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (Москва, 2003 г.), на Пятой всероссийской конференции ^ молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности в России "Новые технологии в газовой промышленности" (Москва, 2003 г.), на Первой научной конференции аспирантов, молодых преподавателей и сотрудников вузов и научных организаций "Молодежная наука — нефтегазовому комплексу" (Москва, 2004 г.).

Публикации.

В процессе написания диссертационной работы автором были опубликованы результаты промежуточных исследований в журналах:

1. Жуков A.M., Козюра А.Н., Моисеенко А.С., Стрельченко В.В. Устройство для прогнозирования литологического разреза скважины в процессе бурения. Патент на полезную модель №32825, опубл. 24.04.2003.

2. Козюра А.Н., Командровский В.Г., Моисеенко А.С. О виброакустическом исследовании скважин как сложных систем.

Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. — 2003. №1.-С. 17-20.

W 3. Козюра А.Н. Виброакустический каротаж для прогнозирования механических свойств горных пород в процессе бурения скважин. //Технологии нефти и газа. — 2004. №5. - С. 61-64.

4. Козюра А.Н., Моисеенко А.С. Информационно-измерительные системы пассивной скважинной акустики: Тез. докл. Пятой научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России". — М.: РГУ нефти и газа, 2003. - 34 с.

5. Козюра А.Н. Математическая модель процесса вибраций верха бурильной колонны: Тез. докл. Пятой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности в России "Новые технологии в газовой промышленности". — М.: РГУ нефти и газа, 2003. - 42 с.

6. Козюра А.Н. Прогнозирование твердости горных пород впереди забоя бурящейся скважины: Тез. докл. Первой научной конференции аспирантов, молодых преподавателей и сотрудников вузов и научных организаций "Молодежная наука — нефтегазовому комплексу". — М.: РГУ нефти и газа, 2004. - 22 с.

3.5. Выводы.

1. Разработаны структурные схемы информационно-измерительных систем, предназначенные для проведения виброакустических исследований скважин в процессе бурения, а именно автономная ИИС с установкой датчиков вибраций на вертлюге, ИИС прогнозирования твердости горных пород бурящейся скважины, а также отдельный модуль для измерения виброакустических сигналов, предназначенный для включения в состав станций ГТИ, а также определены критерии выбора структурной схемы ИИС для проведения виброакустического каротажа в данных технологических условиях бурения.

2. На скважинах месторождения Харьяга были проведены экспериментальные исследования с целью прогнозирования твердостей горных пород впереди забоя скважины по спектральным характеристикам виброакустических сигналов.

3. Результаты сравнения полученных прогнозных литологических данных с данными ГИС показали высокую точность определения механических свойств горных пород при помощи характеристик виброакустических сигналов.

4. Полученные данные прогнозирования в процессе бурения позволили повысить длительность поддержания оптимальных параметров бурения за счет своевременного изменения значений ряда технологических параметров

5. Таким образом, использование подсистемы виброакустических исследований скважин в качестве дополнительного измерительного модуля в составе станции ГТИ позволило получить оперативную информацию о литологическом разрезе разбуриваемых скважин с достоверным определением механических свойств горных пород, а также определения глубины границ смежных интервалов.

Заключение.

1. Рассмотрено современное состояние виброакустических исследований скважин, выделены решаемые ими технологические и геологические задачи. Проведен сравнительный анализ перспективных информационно-измерительных комплексов виброакустических исследований скважин, с указанием их преимуществ и недостатков, а также существующих математических моделей образования и передачи вибросигналов по каналу связи забой-устье. Сделан вывод о необходимости создания математических моделей, алгоритмов и соответствующей аппаратуры для определения и прогнозирования твердости горных пород впереди забоя скважины.

2. На основе проводимых исследований амплитудно-частотных характеристик сигналов в кернах получены экспериментальные и аналитические зависимости "характеристических" частот кернов горных пород от их твердости, позволяющие по спектральным характеристикам виброакустических сигналов определять механические свойства разбуриваемых горных пород.

3. Предложен параметр "кажущейся" твердости горных пород, на основании влияния акустических свойств смежных пластов позволяющий определять значение твердости для разбуриваемого пласта, прогнозировать твердость нижележащего пласта, а также положение границы между ними.

4. Разработаны и предложены математическая модель образования виброакустических сигналов и электродинамическая модель бурильного инструмента, основные параметры которых определяются твердостью горных пород, что позволяет учесть влияние механических свойств разбуриваемых горных пород на характеристики вибросигналов.

5. Разработан алгоритм для обработки виброакустических сигналов в процессе бурения, позволяющий по оперативному анализу "характеристических" частот и спектральной мощности вибросигналов прогнозировать твердость пластов ниже забоя скважины.

6. Разработана и предложена информационно-измерительная система, позволяющая проводить непрерывные измерение и обработку виброакустических сигналов в процессе бурения с возможностью оптимизации параметров ее работы в зависимости от литологических особенностей разрезов скважин.

7. Получены и приведены результаты применения разработанной математической модели, алгоритма и аппаратурного комплекса, подтвердившие практическую возможность использования методов ВАК для прогнозирования твердости пластов ниже забоя скважины, а также определения положения их литологических границ.

1. Абрамсон М.Г. и др. Справочник по механическим и абразивным свойствам горных пород нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра, 1984. 120 с.

2. Аки К., Ричарде П. Количественная сейсмология: теория и методы, т.2. М, 1983.- 147 с.

3. Алексеев Ю.Ф. Использование данных по механическим и абразивным свойствам горных пород при бурении скважин. М.: Недра, 1968. -57 с.

4. Бадалов Р.А. О кинетике разрушения горных пород шарошечными долотами. //Нефть и газ. 1958. №10. - С. 25.

5. Балицкий П.В. Взаимодействие бурильной колонны с забоем скважины. М.: Недра, 1975. 293 с.

6. Барон Л.И. Экспериментальные исследования процессов разрушения горных пород ударом. Изд-во АН СССР, 1962. 54 с.

7. Беляков В.И., Блинов Г.А., Богданов С.Г. и др. Способ определения свойств горных пород в процессе бурения скважин. Авторское свидетельство СССР №608915, опубл. 12.05.1978.

8. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 1989. 106 с.

9. Бицута В.К., Колесников Н.А. К вопросу о динамичности взаимодействия зубьев долота с горной породой. //Нефть и газ, Баку. — 1964. №2.-С. 55.

10. Владиславлев B.C. Разрушение пород при бурении скважин. М.: ГосТопТехИздат, 1958. 5 с.

11. Ворожбитов М.И. Анализ взаимодействия долота с забоем скважины по данным записи вибраций. //Нефтяное хозяйство. 1972. №4. — С. 37.

12. Ганджумян Р.А. Экспериментальное исследование продольных колебаний штыревых шарошечных долот в стендовых условиях. НТС Машины и нефтяное оборудование. М.: ВНИИБТ, 1970. С 15.

13. Ганджумян Р.А. Экспериментальное исследование продольных колебаний штыревых шарошечных долото в стендовых условиях. //Нефтяное хозяйство. 1975. №4. - С. 33.

14. Грачев Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968. — 320 с.

15. Гурвич И.И. Сейсмическая разведка. М.: Недра, 1970. 552 с.

16. Гуревич Г.И. Деформируемость сред и распространение сейсмоволн. М.: Недра, 1974. 76-78 с.

17. Гуреев И.Л., Копылов В.Е. Жесткость пары "зуб долота забой". Тр. ТюмИИ. Тюмень: 1974, вып. 39. - 107-109 с.

18. Гуреев И.П. К вопросу о возможности регистрации на устье скважины вибраций долота на забое. //Нефтяное хозяйство. 1972. №1. — С. 26.

19. Дахнов В.Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин. М.: Недра, 1981. 40-41 с.

20. Дейли Д., Финни Д. Аналитический расчет вибраций колонны бурильных труб. //Джорнел оф энжиниринг фор индустри. 1960. №5. - С. 90.

21. Дозоров Т.А., Кутузов Б.Н. Исследование спектров колебаний, возникающих в процессе шарошечного бурения. //Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. 1975. №7. - С. 19-23.

22. Дубинский В.Г., Зарицкий С.П., Тихонов А.Д. Организационные и методические принципы развития диагностирования газоперекачивающихагрегатов. Сер. Транспорт и хранение газа. М.: ВНИИЭгазпром, 1986, вып. 3. -65 с.

23. Жуков A.M., Козюра А.Н., Моисеенко А.С., Стрельченко В.В. Устройство для прогнозирования литологического разреза скважины в процессе бурения. Патент на полезную модель №32825, опубл. 24.04.2003.

24. Ивакин Б.Н., Карус Е.В., Кузнецов O.JI. Акустический метод исследования скважин. М.: Недра, 1978. 53 с.

25. Иориш Ю.И. Виброметрия. М.: Гос. научно-технич. изд-во машинстр. литературы, 1963. 24-25 с.

26. Исаченко JI.E. Исследование влияния вибраций бурильного инструмента на работу долота и его привода при бурении нефтяных и газовых скважин: Дисс. на соиск. уч. степ, кандидата технич. наук. М., ВНИИБТ, 1973.-135 с.

27. Кадиров Н.Б., Мирзоев Г.Г. Исследование продольных колебания колонны бурильных труб с учетом сил сопротивления. //Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1973. №7. - С. 47-48.

28. Калинин С.Г. О продольных колебаниях бурильной колонны и буровой вышки при вибрациях долота. Прикладная акустика и вибрационная техника. Киев, 1968. 256 с.

29. Касумов А.К. К вопросу продольных колебаний колонны бурильных труб при турбинном бурении. //Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1962. №11. — С. 44.

30. Касумов А.К. К вопросу продольных колебаний колонны бурильных труб при турбинном бурении. //Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1968. №2. - С. 77-81.

31. Керимов З.Г. Динамические расчеты бурильной колонны. М.: Недра, 1970. 24-26, 120-126 с.

32. Керимов З.Г., Садыков М.А. Исследование продольных колебаний колонны бурильных труб при бурении. //Нефть и газ, Баку. 1971. №9. - С. 22-25.

33. Керимов З.Г., Раджабов Н.А. Омаров И.Д. Экспериментальное исследование продольных колебаний вертлюга в процессе бурения скважин. //Нефть и газ. 1972. №3. - С. 33.

34. Клод Кишо, Мишель Рейно и Жан Литц. Устройство для измерения характеристик пород в процессе бурения. Авторское свидетельство СССР №727159, опубл. 05.04.1980.

35. Козюра А.Н. Виброакустический каротаж для прогнозирования механических свойств горных пород в процессе бурения скважин. //Технологии нефти и газа. 2004. №5. - С. 61-64.

36. Командровский В.Г., Моисеенко А.С., Козюра А.Н. О виброакустическом исследовании скважин как сложных систем.

37. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. — 2003. №1.-С. 17-20.

38. Копылов В.Е. Исследование перспективной технологии структурно-поискового алмазного бурения и процесса гашения вибраций бурильных труб: Дисс. на соиск. уч. степ, доктора технич. наук. Баку, 1970. 110 с.

39. Копылов В.Е., Гуреев И.Л. Акустическая система связи с забоем скважины при бурении. М.: Недра, 1979. — 34 с.

40. Коротаев Ю.П., Геров Л.П., Закиров С.Н., Щербаков Г.А. Фильтрация газов в трещиноватых коллекторах. М.: Недра, 1979. 112 с.

41. Кузнецов О.Л., Рукавицин В.Н. и др. Методические указания по проведению сейсмоакустических наблюдений в процессе бурения скважин. М.: ВНИИЯГТ, 1982. 65 с.

42. Кузнецов О.Л., Смикин Э.М. Физические основы вибрационных и акустических воздействий. М.: Недра, 2001. 100-102 с.

43. Кузьмина Е.М., Рукавицын В.Н. и др. Перспективные направления развития промысловых геофизических исследований скважин. М.: ОНТИ ВНИИОЭНГ, 1974. 56 с.

44. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1987. -151-189 с.

45. Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: Высшая школа, 1978. 23-28 с.

46. Лукьянов Э.Е. Исследование скважин в процессе бурения. М.: Недра, 1979. 248 с.

47. Лукьянов Э.Е., Стрельченко В.В. Геолого-технологические исследования в процессе бурения. М.: Нефть и газ, 1997. 156-170 с.

48. Мак-Лоун P.P., Кресс Дж.У. Математическое моделирование. М., 1979.-189 с.

49. Мелик-Шахназаров A.M., Алиев Т.М. Приборы и средства автоматического контроля в нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1964. 45 с.

50. Механические свойства горных пород. Изд-во АН СССР, 1963.156 с.

51. Михайленко Б.Г. Математическое моделирование в геофизике. Новосибирск: Наука, сиб. Отд., 1988. 51-65 с.

52. Моисеенко А.С., Рапопорт М.Б. Измерительно-вычислительные комплексы для геофизических исследований. М.: Недра, 1984. — 36, 146-147 с.

53. Остроушко И.А. Разрушение горных пород при бурении. ГосГеолиздат, 1962. 36 с.

54. Пальчик К.Б. Исследование колебаний колонны бурильных труб как источника информации для контроля забойных параметров: Дисс. на соиск. уч. степ, кандидата технич. наук. М., 1971. 130 с.

55. Певзнер С.Л. Обращенное ВСП с использованием в качестве источника работающего бурового инструмента: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ, кандидата технич. наук. М., 1992. 12 с.

56. Погарский А.А., Чефранов К.А. Оптимизация процессов глубокого бурения. М.: Недра, 1981. 46 с.

57. Померанц Л.И., Белоконь Д.В., Козяр В.Ф. Аппаратура и оборудование геофизических методов исследования скважин. М.: Недра, 1985.-130-132 с.

58. Жан Рейналь, Серж Гсталдер, Клод Кишод и др. Способ измерения характеристик пород в процессе бурения. Авторское свидетельство СССР №528041, опубл. 13.07.1977.

59. Рощупкин В.И., Влюшин Б.Г., Смолина А.К. Исследование колебаний, возникающих в колонне бурильных труб и талевом канате в процессе роторного бурения. //Нефть и газ, Баку. — 1974. №3. С. 15.

60. Рукавицын В.Н. Геоакустический метод исследования нефтяных и газовых скважин в процессе бурения: Дисс. на соиск. уч. степ, кандидата технич. наук. К, 1984. 406 с.

61. Рукавицин В.Н. Контроль забойных параметров в процессе бурения скважин. Обзорная информ. сер. Автоматизация и телемеханизация в нефтяной промышленности. М.: ВНИИОЭНГ, 1987. 42 с.

62. Рукавицын В.Н., Грибас В.П. Технология и автоматизированный комплекс для оптимизации разведки месторождений нефти и газа. М.: ОНТИ, ВНИИГеоинформсистем, 1989. 1-8 с.

63. Савко В.Г. Использование виброакустического каротажа при бурении скважин. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и море, ВНИИОЭНГ, 1999. 23 с.

64. Самарский А.А. Математическое моделирование. М., 1989. — 136 с.

65. Санников Р.Х., Мавлютов М.Р. Некоторые вопросы теоретического исследования колебаний низа бурильного инструмента при работе долота. Труды Уфим. нефт. ин-та, 1969, вып. У11. — 27 с.

66. Сараян А.Е. Основы расчета бурильных колонн. М.: Недра, 1961. —97 с.

67. Симонов В.В., Юнин Е.К. Влияние колебательных процессов на работу бурильного инструмента. М.: Недра, 1977. 55 с.

68. Симонов В.И. Определение зависимости механической скорости от режимных параметров. Технология проводки скважин в условиях ЗападноСибирской равнины. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1974. 15-18 с.

69. Симонянц JI.E. Разрушение горных пород и рациональная характеристика двигателей для бурения. М.: Недра, 1966. — 197-201 с.

70. Стрельченко В.В., Рукавицын В.Н., Грибас В.П. Прогнозирование геологического разреза по комплексу ГИС и сейсморазведки. Тез. докл. Всесоюзной конференции по поискам и разведке нефти и газа на шельфе. М.: 1986.-259-260 с.

71. Стрельченко В.В., Моисеенко А.С., Жуков A.M. Передовые отечественные технологии контроля строительства нефтяных скважин: развитие сейсмоакустических методов исследования в процессе бурения. //Нефть, газ и бизнес. 2002. №4. - С. 52-53.

72. Стрельченко В.В., Жуков A.M., Моисеенко А.С., Головин Б.А., Кожевников С.В. Прогнозирование геологического разреза по данным сейсмоакустических исследований в процессе бурения нефтегазовых скважин. //Нефть, газ и бизнес. 2003. №2. - С. 42-47.

73. Тимофеев А.С., Ворожбитов М.И., Бергпггейн О.Ю., Голубев Г.Р. Забойный прибор для записи вибраций низа бурильной колонны. //Нефтяное хозяйство. 1970. №1. - С. 11-14.

74. Тихонов А.Н. Методы математического моделирования и вычислительной диагностики. М.: Недра, 1990. 78 с.

75. Толстов А.Г. Методологические проблемы создания адаптивных автоматизированных систем вибрационной диагностики. Обз. информ. сер. Транспорт и подземное хранение газа. М.: ИРЦ Газпром, 1995. — 42 с.

76. Толстов А.Г. Вибрационная диагностика. Измерительная информация. Анализ и первичная обработка. Газовая промышленность. Обз. информ. сер. Транспорт и подземное хранение газа. М.: 2001. 3-58 с.

77. Трапезникова Н.А. Прогноз и интерпретация динамики сейсмических волн. М.: Наука, 1975. 141-253 с.

78. Трахтман А.М. Введение в обобщенную спектральную теорию сигналов. М.: Советское радио, 1972. 45 с.

79. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин. M.-JL: Энергия, 1966. 56-58 с.

80. Федоров B.C., Финогенов И.С. О твердости горных пород в условиях забоя скважины. //Нефть и газ. — 1960. №6. С. 25-27.

81. Фридман М.Е. О параметрах высокочастотного канала связи. Изд-во ВУЗов Нефть и газ, 1960, №8. С. 20.

82. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Физматгиз., 1962. 236 с.

83. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 124-126 с.

84. Цыфанский C.JI. Нелинейная вибродиагностика авиационных конструкций. Динамика и прочность поврежденных конструкций авиационной техники. М., 1984. — 72-78 с.

85. Цыфанский C.JL, Магоне М.А., Ожиганов В.М. Об использовании нелинейных эффектов для обнаружения трещин в стержневых элементах конструкций. //Дефектоскопия. 1985. №3. - С. 77-82.

86. Чепелев В.Г., Фетисенко Н.П., Абакумов В.И., Малыхин Г.А., Энгельс А.С. Телеметрическая система для исследования вибраций бурильной колонны и осевой нагрузки на долото при электробурении. //Нефтяное хозяйство. 1970. №1. — С. 14-18.

87. Черемных А.Г., Зможин Ю.С. Устройство для выделения вибраций долота на устье скважины. Авторское свидетельство СССР №846718, опубл. 15.07.1981.

88. Чефранов К.А. Регулирование процесса бурения. М.: Недра, 1972. —120 с.

89. Широков В.Н., Митюшин Е.М., Неретин В.Д. и др. Скважинные геофизические информационно-измерительные системы. М.: Недра, 1996. — 34 с.

90. Шрейнер JLA. Механические и абразивные свойства горных пород. М.: Гостоптехиздат, 1958. 34 с.

91. Эйгелес P.M. О направлении исследований по усовершенствованию процесса разрушения горных пород при бурении. ВНИИБТ Породоразрушающий инструмент для бурения ГосТопТехИздат, 1962. — 3-16 с.

92. Эйгелес P.M. Разрушение горных пород при бурении. М.: Недра, 1971.-37 с.

93. Эйгелес P.M., Стрекалова Р.В., Макарова Н.Э. Разрушение горных пород. Тр. ВНИИБТ, вып. XXXIII. М.: 1975. 154-159, 160-172 с.

94. Эйгелес P.M., Стрекалова Р.В. Расчет и оптимизация процессов бурения скважин. М.: Недра, 1977. — 21 с.

95. Элланский М.М. Петрофизические связи и комплексная интерпретация данных промысловой геофизики, М.: Недра, 1987. 215 с.

96. Эскин М.Г. Продольные колебания низа бурильной колонны и их влияние на характеристики забойных двигателей. //Нефтяное хозяйство. — 1966. №1.-С. 25.

97. Юнин Е.К. Низкочастотные колебаний бурильного инструмента. М.: Недра, 1983. 130-134 с.

98. Яглом И.М. Математические структуры и математическое моделирование. М., 1980. 56-59 с.

99. Claude Jean Quichaud Billere, Michel H. Raynaud, Jean lutz. Method and apparatus for measuring lithological characteristics of rocks. United states patent №6905142, France, printed 27.02.1969.

100. Keith Rappold Drilling optimized with surface measurement of downhole vibrations. //Oil&Gas Journal. 1993. №7. - P. 15-17.