автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Система контроля геолого- технологических параметров в процессе буренияскважин

¡^ОСТЕРСТВО НАУКИ, ШСШЕИ ШШ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОШТЕТ ПО ШСШШ ШКОЛЕ Государственная ордена Октябрьской Резолюции а ордена Трудозого Красного Знамени Академия нефга а газа И!,;еш! И.М.Губкина

РГ 6 од

2 2 "

па правах рукописи

Ыоясеенко Сергей Анатольевич

УДК 661.518:621.384:550 83

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ГЕОЛОГО-ТЕХЯОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖН ■

Специальность C5.II.I6 - "1/нфоплациошо-лзмерительныз системы (проышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата техниче с:ах наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Государственной ордена Октябрьской гезолацшз и о^ена Трудового Красного Знамени Академии нефти-и газа иыени И .к .Губкина.

научный руководитель: кандидат'технических наук,

доцент Богаткин Г.К. официальные оппоненты: член-корреспондент РАЕН, доктор технических наук, профессор Стрельченко В.В. кандидат технических наук, доцент Коротков М.К.

аедущая организация - ¿НИИШХЖСШ»

оацита состоится > 19Э5 г. в часов

з аудитории -2 О^ на заседании специализированного совета Д.СЬЗ.27.10 при ГАНГ имена И.М.Губкина по адресу: 11731?, ГСП-1, г.Ыосква, Ленинский проспект, дом 65.

С' диссертацией мсшю ознакомиться в библиотеке ГАНГ имени 'А Л4.Гуйкана.

Автореферат разослан и_"____ 1935 г.

Ученый секретарь си.щ^'шгиразшшога сжата» доктор тех.наук, пуе^ссор

ОЬдАЯ. ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Еовыаенае технако-экономическнх показателей строительства нефтянка и газовых скзааан сачзано.с их технический перевооружением.

Одним из важных резервов увеличения производительности труда, позышения качества управления технологическим процессоц бурения скзакин и увеличения эффективности геолого-разведочных работ на нефть и газ является создание и внедрение в практику измерительных информационных систем (ИИС), функционирувдах непосредственно э процессе бурения.

Больаая заслуга з развитии теории и практики ИйС и, в частности, систем геолого-технологического контроля сквааин принадлежит А.Г.Азетасозу, О.К.Ангелопуло, Г.К.Еогаткияу, Е.Н.Браго, Д.А. Бродскоыу, Б.Н.Вендельштейну, Ш.Х.Гергедава, Ю.И.Горбачеву, В.Н. дахнову, В.Н.демихозу, С.Ь.Денисозу, В.М.Добрынину, С.Г.Коыарозу, ¿.З.Лаптезу, А.З.Левицкому, Э.Е.Лукьянову, А.Ы.Мелик-Шахназарозу, А.А.;«;олчаяозу, В.Л.Неретину, Л.И.Орлову, Л .И .Померанцу, В.Н.Рука-зицину, И.К.Саркисову, Б.Н.Славнатскону, Н.Н.Сохраяозу, З.В.Стрель-ченко, Д.лЛекадияу, А.Ф.Шакирову, О.П.Шишкнну и др.

13 ходе геолого-технологического контроля измеряются, обрабатываются на ЗА а регистрируются параметры режимов бурения а прс-кнзка схз&ьин, а та;-зе геофизические и геохиьаческие параметры, в частности, параметры промывочной жидкости <{Ш£), бурового шлама, керна и кастовых суисядов.

■ С ас:-.:оцьз систем геолого-техкологаческого контроля зозмошш решать такие ¿¡ахчые геологические задачи, как литологическое расчленение разреза скза:глн, выделение коллекторов а определение характера их насыщения, прогнозирование-зон с аномально высотами лластозь:.:п давлениями а другие. Совместно с. этими задачами, долз-

ни реваться такае задачи оптимизации процесса проводки сквашзн и предупреждения аварийных ситуаций и осложнений.

Значение систем геолого-техкодогического контроля возрастает з связи с увеличением глубин бурения, повышением скоростей дроход-а, увеличением сложности разреза,'а такие существенным повшлени-ем ответственности за правильность принятия решения об управлении технологическим процессом углубления и промывки скважин.

¿анное место в составе систем геолого-техяологического контроля (СГТК) занимает си стека, предназначенная для оперативного анализа бурового шлама. Реаение многих геологических задач, с помощью систем СГТК, невозможно без использования измерительной информации получаемой от систем анализа шлама и промывочной гшдкости. Однако, эта система не. получила еще такого распространения как она заслуживает, в связи с ее недостаточной эффективностью, в частности, связанной с наличием большой номенклатуры значительных пог-реаностей, обусловленных помехами, особенно в канале связи. Все гто привода! к недостаточной достоверности выдаваемой потребителе аа^орыавдн.

а настоящее время развитие системы анализа бурового шлэда грохедит ао нескольким направлениям: разработке г усовераенство-ваки».аппаратного состава, в частности, включения в нее новых вс-_ точниксв вк^рыации, таких ка1: полевой иадэакраояый анализатор, блок ядерно-магнитного резонанса а т.е.; разработке а усовараенст-ьозашэ новше алгоритмов в программ обработка данных как от трада-шонек, так в от новас источников инфариавв; разработка ноашс структур свстегда с использованием распределению: ыгегслителыаа: средств; разработке аетодо® г средсга савюеш гошоегн % оси»» хо&йдакхгйЕОстя,, йс ум&кгл гагкеш^ вогл ггврсаме^^х ваара^йе-&& разаатЕЯ «¡¡стал?. ¡¿йь^ Ш^лгш&Л кагьоегь

го иглра&аешщ как сг^едсдтцёто ко ьш&гог сану »заигвос»

использования на практике. В настоящее зремя проблема повышения точности и помехозаздщенности системы исследования бурового шлама язляется очень острой. В связи с этим разработка научных основ, практических методов и средств повышения точности и помехозащищенности рассматриваемой системы является актуальной научно-технической проблемой, имеюцей большое народно-хозяйственное значение.

цель работы

Основной целью диссертационной работы является разработка методов и технических средств повышения точности и помехозащищенности систем геолого-технологического контроля и, в частности, системы сбора, транспортировки и анализа минерального состава бурового шлама.

Основные задачи работы

Б соответствие с поставленной целью, в работе решаются следу»-1дие задачи:

1. Исследование а критический аналзз систем геолого-технологического контроля бурвдхся скв£ш;н, в частности, с точки зрения их метрологических характеристик.

2. Исследование вопросов передачи и преобразования измерительной информации а системе анализа бурового шлама, особенно з ее канале связи.

3. Определение и ранжирование основных погрешностей ШС анализа бурового имама.

4. Разработка новых методов и средств повышения точности и помехозащищенности системы анализа бурового шлама. •

5. Разработка математических моделей коррекции основных погрешностей канала связи систеш исследования шлама, таких как погрешности заГ эмиссию и обзал частиц горных пород'из стенок скважины. .....

6. ?азрас'отка ^тематического' обеспечения систеш исследова-

кия бурового влама, позволявшего корректировать влияние пройден-пас скгадшой пластоз на результаты минералогического анализа шлама 23 исследуемого пласта.

7. Изучение информационных и амплитудно-частотных характеристик измерительных сигналов в системе исследования шлама.

8. Додтверздекие эффективности разработанных методов и технических средств повышения точности системы исследования шлама, на сазе измерительных сквакинкых экспериментов.

Методы исследования

При проведении исследований использовались методы теории множеств, численные методы, методы интерполяции и алроксиммации, методы, спектрального анализа в теории информации, а такее методы интерпретации каротаккых дашшх.

Научная новизна работы

1. -Определены основные возмущающие воздействия на канал связи а проведен анализ формирования и передачи геохимического информационного сигнала и сигналов помех в системе исследования бурового влама.

2. Определены, исследована в ранжированы осноаша погреонос-та £¡0 исследованЕк бурового шлама.

3. Дредаозеаы и- разрабохшш ноше методы е средства повшеная точности в помехозавдешсств скстеш анализа бурового шхваа.

4. йргддраенк и разработаны математические модела коррекщш основах погрешностей канаш сзкэа системы исследования слада»

5. Разработано математическое сОеспечейве КИС асследозшая

г

Использование преддежзшизс алторммов позволяет учатывать ьгшиае на результаты мшераяоггчесхаго анализа агама потршкос» те~ке гоашнаыЕда здвсвия пройдешж сшвшюй яевсгов»

£. Ьз^чеш: ка^оркашо^йке а ашшху&чв-чем-тогт% характерис-«232 Езиергтелыоа сшгагш £ сашжа всслезгашк иж&.

7. Эффективность предложенных методов коррекции погрешностей в системе подтверждена коррелированностьв ее выходных данных с данными промыслово-геофизических исследований сквааин приборами на кабеле.

Практическая ценность и реализация работы з промышленности

Результаты диссертационной работы послузали основой математического обеспечения системы сбора, передачи,-анализа и обработка информации по бурозему шламу. Результатом внедрения научных материалов (схем, алгоритмов и программ) является повышение надежности функционирования этой системы и увеличения достоверности получаемой информации.

Математическое и программное обеспечение ШС геолого-технологического контроля бурящихся сквааин, учитывающее механизм шла-мбобразозанзя, внедрено в ШЛИ ПО "Саратовнефтегеофизика". Экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 60 т.р. в год (в ценах 1980 г.).

Апробация работы

Основные,результаты диссертационной работы докладывалась а обсуддащюь на научно-технической конференции "Автоматизация управления объектааа) газовой промышленности" (Калининград, 19Э1г), на научно-техническом семинаре производственного объединения "Саратовнефтегеофизика" (Саратов, 1989г), на научно-техническом семинаре геофизического отделения геологического факультета МГУ (»¡осква, 1334г), на научно-техническом семинаре института Системного анализа РлН (Москва, 1994г).

цубликации

По теме диссертации опубликовано II печатных работ, з том числе 3 авторских свидетельства на изобретение.

Структура а объем диссертации

диссертация состоит из введения, четырех разделоз, основ-

нас результатов и выводов, заключения и списка литературы из 83 наименований. Диссертация состоит из 2-х томов (основная часть и приложения). Объем основной части 146 страниц машинописного текста. Общий объем основной части с учетом иллюстраций (36), таблиц (6) и списка литературы 2С6 страниц. Приложений 16.

ОСНОШОЕ СО^даАНИЕ РАБОТЫ

до введении обоснована актуальность теш, сформулированы цели и задачи исследования, приведена краткая аннотация разделов диссертации .

Б первом разделе приводится классификация систем контроля и диагностики по их функциональному назначению на скваазнах и в процессе их производства на заводах изготовителях. Рассмотрено современное состояние таких систем," их назначение, структуры, аппаратный состав и т.п.

Особое внимание уделено системам контроля геолого-технологических параметров бурящихся скважин. Отмечено, что современные комплексы для геофизических, геохимических и технологических исследований бурящихся нефтяных и газовых сквагшн представляют собой сложные автоматизированные ДОС, предназначенные для измерения, контроля и обработка большого числа величин различной физической природы. Отмечается, что вакное место в составе таких систем занимает система предназначенная дая оперативного анализа бурового слаш.

В разделе приводятся материалы по структуре такой системы, принципам действия и техническим характеристикам отдельных ее едоков, а такте рассматривается круг геолего-техйологвческвх задач решаемых с покорю этой систеш.

Система исследоаания бурового шлаш развивается в кастоящее зрехя со дуги разработки и усовершенствования архитектуры, ап-

паратурного состава, алгоритмов а программ обработка данных, от традиционных датчиков и от новых источников информации. К танин новым источникам информации моает быть отнесен экспрессный инфракрасный спектральный метод анализа бурового шлама и ПК, реализованный з виде полевого фильтрового инфракрасного анализатора. В разделе приводится обзор современной ИК аппаратуры, предназначенной для функционирования в рассматриваемой системе.

Однако, несмотря на спрзделенннз успехи а деле•совершенствования систем анализа бурового шлама, они не получили еще достаточного распространения. Одной аз основных причин этого является ка- • личие з этих системах значительны:-; погрешностей, обусловленных помехами особенно з канале связи, 3 связи с этим в разделе обоснована необходимость разработка методов и средств коррекции погрешностей системы з целях увеличения ее эффективности.

Второй саздел посвяцен рассмотрению методов п средств повышения точности -л иомглозаопцеянсстм оастем геолого-технологачзского КОНТРОЛЯ (ПК) бурящихся СКВ32ШЕ.

делается вывод о целесообразности представления а расс:/.о:ре-ния обойденной структурной схсыы современной системы ГЛС. Конечно, не все блоки представленной в диссертации системы должна быть использованы э конкретных технических реализациях. Однако, основные аринцзиы построения и необходима функциональные блоки могут быть использованы в конкретных ИКС.

Так как рассматриваемая КИС состоит из большого числа функциональных блоков, то это, в значительной степени, определяет организацию построения такой системы как объединения нескольких подсистем, вклачаидах в себя помимо датчиков, аналоговых и цафрозых преобразователей, такае и вычислительные средства (микропроцессоры). "информация, получаемая на выходе подсистем, долана'комплекс-но обрабатываться в ЭЛь второй ступени для получения количествен-

нкх суждений об объекте исследования. Каэдая из подсистем представляет собой иерархию "элементарных" систем. Так в подсистему геохимических параметров входят каналы измерения нефтегазосодер-¿ания и минерального состава бурового шлама, керна, ЕЕ и т.п. Объединение функциональных блоков в подсистемах ыокет быть осуществлено в виде радиальных а :*агистральных структур. £ частности, так как в системах ПК часто осуществляется пространственное разделение измерительных каналов, то рекомендуется использовать радиальные структуры, а входа информации от датчиков на магистраль осуществлять через АЦД. Аналоговые части систем рекомендуется строить'по принципу параллельных структур или структур с коммутаторами. В диссертация подробно рассматриваются два варианта структур СГТК фуни-шонарущих в условиях ртащюиарных геолого-геохимпческвх лабораторий и непосредственно на буровой.

В разделе рассматриваются возмущающие факторы приводящие I; вс-кг^ешш измерительной инфорааци® получаемой по Ш и бурожщу шламу. Подчеркивается, что для уменьшения искажений измерительной информации получаемой по клацу в Ш, структуры аналоговых частей со- ■ стзетствундих систем .иогут видоизменяться в зависимости от решаемых геолого-геохныпческвх задач. Для швшеявя точности и шаехо«? защищенности гоолого-геохимических систем, наряду с известными, предложен рад новых измерительных приемов отраженных в таблице I.

Уменьшение искажения измерительной ик^срмгют объясняется учетом влияния поызх связанных с фоновой составдшсщей, с транспортире:::-^ шлама и Щ, с взаЕмовлкянаями исследуемых пластов, с иргвязком данных во глубинев с вымыванием а обвадсы горных пород» ЬшШ разработаны структур&ке ехгш и «лгор^ка ¿ршщояврогаш* коакрешсс свстеи востроыаас ка с$реч&га?екяых км яршсш&с. К тагам сисггаш отаося?са:

а) саствуа -с дз&ер&азгалш»: ьа&ер&авц взеа в чгелв каскад

бурового алама;

б) дифференциальная система инфракрасного спектрального анализа шлама на забое бурящейся скваганы; '

в) дифференциальная система измерения минерального состава бурового щлама на устье сквгшны;

г) састема с а^титудно-модулированнш измерительным сигналом в канале сзяза. Предназначена для измерения нефтесодернакая Ш;

д) измерительная система с использованием концентратора нефте-содерааная Па. Предназначена для измерения "технологической" нефти в Е.

Таблица I

измерительные приемы позшеняя точности а помехозащищенности геолого-геохиыических систем

—--—г

пример конкретной } реализации састемн 1

; Наименование измени ; рательного приема

Влияние на помеху

I

3.

Изменение исследуемых параметров на входе я выходе вдо-кудяиаонной системы скзахины.

Изменение исследуемых па!.а\:етров на устье и на забое бураве лея скЕазикн.

^л^аренциальноз из-мг.гнЬе исследуе;.;ах на устье бур^ейся екза^дны.

¿ведение модуляааа изучаемого па^амет-^а" на входе циску-лящонноц системы екза^нщ.

Определение аефте-содераания бурсЕо-го раствора (ойус-

ЛОЕДейНОГО потоком

пластовой неуш) на ¿¿.оне технологической добавка нефти.

Определение минерального состава бурового шлама.

Уменьшение помеха, связанной о фонозьы содержанием нема в ША.

Определение нефте-содернания Ш£ и минерального состава бурового илама.

Изучение нефтесо-дереалия ш а минерального состава бурового шлама.

Уменьшение помех, связанных с привязкой показаний к глубине, и помех, зоз-ннкапцих при транспортировке шлама.

Уменьшение фонозой составлялся параметра. Уменьшение помех, связанных с взаимовлиянием ас-следуемых пластоз.

Уменьпенае фоновых помех и помех, сач-занных с транспортировкой.

I

Продолжение'таблицы I

ö. Использование кон- Оптсделение нефте- Улучшение соотиоше-центрагорс-s. содержания 1Ш. шш сигнал/шум.

с. .Изменение парамет- Определенна мине- Уменьшение помехи,

*ров вещественного ралького состава связанной с транс-

сссгааа частиц бу-= бурового шлама. псртвровхой шлама, рового шлама ыел- " ках габаратакх фракдай.

7. Специальные алгоимт-Определевве июне- Уменьшение влияния

мы а програмш оЬра-рального состава помех от вымывания

боетг на ddä reo- бурового шлама. и обвалов гордых

лого-геохвоческой пород из стенок сква-

ик1£0шзцгщ. еины.

Ь третьем газделе диссертации подробно рассмотрены возмущающие фактора в погрешности в системе швералогического исследования квака.

Показало, что эффективность исследования пшама на иинераль-нкй состав, в значительной мере, зависит от степени согласования канала связи (ГШ цвркудирущей в затрубнсы пространстве скважины) источника сообщений (разбуриваете горные породы) с его приемни-кои(назбашыы измерительно-вычислительным блоком). Б связи с этим, разбурваемке горные порода, циркуляционную систему сквагины и казе!^кый измерительно-вычислительный комплекс целесообразно рассматривать кат, единое системотехническое образование - састему геолого-геохиаческах исследований шлака, входацую в станцию гео-лого-теааологдческого контроля бурщекся сква&йяы.

процессу бурения скванины и транспортировка бурового илама _ условно Moitto поставить в соответствие ряд преобразований сообщений и сигналов, принтах с традиционных скоте/ах передача сосб-aesat. «сисльзуя озиеченкав кою аолеаенас» сзла свк*езирован& условная зкзввадентаак cypyiwypaafi cxk-s ^ркврсьши» s пзредаяа геаекагееского гк^орказаслисго егглаяь и сагваяоь асакс.

Одной из самых существенных помех, является помеха, обусловленная воздействием на информационный сигнал, носителем которого является выбуренные частицы из исследуемого пласта, паразитного сигнала, образуемого эмиссией каменного материала из ранее пройденных интерзалоз. Рассмотрено нормирование сигнала этой помехи и воздействие его на информационный сигнал.

Отмечается, что з задаче определения погрешностей при исследовании бурового шлама на минеральный состав, залное значение имеет определение комплекса погрешностей и их значимости. Эта вопросы относятся к числу сложных и на настоящем этапе развития теория и практики систем ГТК решаются качественно на основании экспертных оценок. Автором были проведены сбор и обработка информации о составе а значимости (рангах) погрешностей з рассматриваемой системе.

погрешности системы подразделяются на погрешности канала связи а погрешности наземного измерительно-вычислительного комплекса (ИЗД.К первым относятся погрешности: ¿Гер — фона, Уперем- перемешивания частиц шлама, Гэ^м - эмиссии частиц шлама из стенок скважины, Го5а- случайного обвала стенок скважины, Гпг - привязки данных к глубине исследования. Ко вторым относятся погрешности: Гот<г - отбора частиц шлама аз ПК, fnn - приготовления пробы к анатизу на минеральный состав инфракрасным спектральным методом, ¿"ии - инфракрасного спектрального анализа, <Г о? - обработки результатов анализа. Все погрешности кроме Гг<Га являются систематическими аддитивными погрешностями. Все систематические погреш-*

ности, кроме Гэмп , являются статическими.

Основными погрешностями канала езяза является погрешность

2 случайная погрешность . Погрешность Гзппявляется динамической погрешностью. Она изменяется по экспоненциальному закону и ее величина зависит от типа горных пород, особенностей ис-

следуемого разреза в величин технологических параметров. В диссертации приводится методика расчета динамического диапазона относительной погрешности <Гзмм , который легат в пределах от единиц до десятков процентов.

Показано, что сушарная относительная погрешность ИБК шкет быть оценена в 7%.

Отмеченные выше погрешности по экспертным оценкам ранжированы следущиы образок:(I), Гпг (2), 1Гтг {3),Гогь (4),Гпл (5), /Гер (6),Xик 17),Гле«м (8),^<р (9). В скобках приводятся ранги погрешностей. Для проверки согласованности ранжировки погрешностей были вычислены статистики Фридаана, подтверждающие согласованность мнений специалистов по вопросу состава и ранжирования погрешностей.

Учитывая, что структура систеш исследования шлама югет быть отнесена "к однокакадькой икогозвенной структуре последовательного типа, определена полная суммарная относительна«! погрешность системы. Она составляет от 10 до 50?, причем существенный вклад в гту погрешность вносит ¿¿им .

£ результате анализа вели^ны суммарной погрешности сделан вывод о необходашети разработка методов учета погрешоста Гзми , что ыогет значительно повысить точность системы исследования кза-ьа. л случае коррекции погрешности , на первый план выступают Погрешности Гик , Гпл . Гор •

Решение геологических задач по шламу требует привязки инфор-ь^ащовных параметров к глубиной всследовавдя. Показано, что основной составдявдей погрешности Хпг является погрешность в определении времени прехенденак инфарьгадасаного енгкала по лент сааз-(бремени тракслортировн! частиц шлама о? забоя к уста екв&ааж). Эта составлявшая погрешзесги Ял г ыяаа выгвать се&зешзе гргьзг, по отношение % кргвой Еродалаителькэота прихода, чго прй-

водит к ошибкам в идентификации минерального состава шлама. Погрешность в определении времени транспортировки шлама может быть значительно уменьшена, если для анализа использовать буровой шлам одной габаритной фракции (I +2,5 мм), частицы которой не подвержены значительным гравитационным и лифтовым силам. В этом случае общая погрешность привязки в глубине составляет порядка 0,1?.

Количество полезной информации, получаемое от системы, увеличивается как ори уменьшении погрешности привязки информационного параметра к глубине, так и при уменьшении погрешности в определении его абсолютного значения. В связи с этим целесообразно использовать объединенный показатель, связывааний указанные составляющие погрешности следующим образом:

ЛДЗДНИлХ^&ЬЯ-АН'ДН*'' «>

где - абсолютная погрешность в определении концентрации минералов в породе;

Д Н - абсолютная погрешность в привязке информационного параметра к глубине;

& - коэффициент корреляции.

Используя объединенный показатель, показано, что дал "скорректированных" шамограш (шяамограым с'учтенной погрешность» ) основная погрешность вносится неточностью привязки по "глубине. Другим вааным выводом является факт увеличения геологической эффективности "скорректированной" вдамограшы по отношензв к первичной.

В четвертом разделе приводится разработанная детерминированная математаческая модель коррекции основной динамической погреик

аоств Гтп . Модель позволяет адаптировать яроцзпсы вышшшя час-твц горных пород в ЕЖ из стенск пройденных екаажзкой кла;тов 2 кэрректаровт. програжогы путем на ЭШ втяявв погреяаоет ¿¿ми .

Разбивая весь ствол скгазинн на элементарные интервалы по глубине, правомерно говорить о вкладе каздого в обдай поток каменного материала, поступающего в буровой раствор в процессе вымывания ее стенок.' Зная продолжительность вымывания основных пород (по динамике изменения каверн) и конечные о'бъеш затрубья одного погонного метра ствола сквагиш, полно придать экспоненциальному 'закону вымывания конкретные параметры. Таким образом, если подсчитать количество каменного материала, поступившего в ШС от долота и количество вещества, поступившего от размывания стенок сквазины, возможно учесть вымытую часть язляздуюся помехой. Для этого решается, для каздого вновь разбуренного пласта, система уравнений, в которой учитывается вымывание всех вышелекацих пластов.

J3 общем система эта имеет вид:

G y^fitTjiA'MEif?« •TJ>t)i]/[A*N-Z (R Т„)+2 DJ} (2)

Г 1 x:i • H«l H'i

ITri (3)

где Суст; - концентрации минералов в промывочной жидкости,

величины которых замерены при помощи ИК датчиков;

Т\ - "пластовые" концентрации минералов в рассматриваемом интервале;

А - количество каменного материала, выбуренного из рассматриваемого интервала;

И - постоянная процесса вымывания;

R к • - коэффицаедты, связанные с процессом вымывания, определяемые для рассматриваемого интервала;

"De - коэффициенты, определяемые для каждого минерала, показывающие интегральную интенсивность вымывания"данного минерала по всему стволу скваззны;

N - количество минералоз, присутствующих в разрезе.

•-•-5 указанные параметры "систека связаны с многочисленными процессам, которые происходят при образования в подъеме порции шлама от забоя к устью. Это процессы связанные с разрушением каченного материала долотоы, эмиссией частиц горных пород из стенок скважины под влиянием движущейся в затруйье Ш, перемешиванием частиц шлама из-за седекенгаааи во время их транспортировка по затрубью сквапинл в т.п.

Представленная система нелинейных алгебраических уравнений решается стандартным методом Ньютона на ЭЕ5. Используя математическую модель, был составлен алгоритм определения "пластовых" концентраций минералов разбуриваемого пласта и наш-:сала соответствующая программа, реализуемая па ЗШ ШС.

С целью определения эффективности использования предложенного алгоритма, в диссертации рассмотрены вопросы ценности информации, полученной на выходе системы до и после, коррекции погрешности <Г. Получаемая на выходе системы исследования шла:ла информация в виде шламограмм, используется дая решения различных геологических задач, таких как литологвческое расчленение разреза, обнаружения в нем коллекторов и т.п. Для определения эффективности использования илаыограмм ("скорректированной" за погрешностьв первичной нескорректированной) используется единая обобщенная мера сравнения их эффективности -информативность. Информативность, как мера различия состоящий объектов, определяется статистически по выборкам параметров, диапазоны значений которых разбиты на К-

-антервалов по формуле:

^ * Рх ^

М:ипр(Х1)-а)

где«X* ,х1г ,...,Х*п - значения параметров (концентрации ми-маралов) в соответствующих икзрьагах X , Р ..... И , характер-зуадх перзэе состоякае'объекта (первичная и,,аиогра2а'.а);

¿С* .....ЭСгл - значения параметров в соответствухцшс

интервалах Ъ , Р > ,Н , характеризующих второе состояние объекта ("скорректированная" шламограмма);

Ях (« , Рлхп - вероятности значений параметров в интервалах Ъ , Р К , соответствующих первому а второму состояниям объ-

екта.

Б диссертации дня определения информативности шламограш использован метод градаций. Ыа примере шлаыограмм участка разреза скваяины 3 Рогоаинской площади Саратовского Поволжья определены информативности 5 шламограмм для известняков О = £5,33),глин = 1,07) а песчаников (У = 0,26). Полученные результаты можно интерпретировать следущим образом:

е

1. Большая часть состава горных пород в исследуемом разрезе состоит из известняков, затем с большим разрывом из глин и песчаников. Таким образом, разрез ыозно считать в целом весьма однородным, относящимся к известковястому типу.

2. Использование математической модели коррекции первичной шламограммы позволяет значительно повысить однозначность идентификации горных пород по илаыограллам. Это отражается в том факте, что с увеличением однородности пласта, в частности, большей концентрации известняка в пласте, значительно возрастает как величины диагностических коэффициентов, так а внфорыативностей в соответствующих градациях. Отмеченные закономерности в интерпретации "скорректированной" шламограшы подтверждается данными геофизических исследований скзаяия с домощьа праборов на кабеле. "Скорректированная" шламограмма имеет гораздо большую корреляцию с этими данными, чем первичная. . '

Для определения количества информации, заключенной в шяамо-грамыах а динамических и частотных диапазонов сигналов, отобранен-анх на них, была обработаны 6 кривых по 4 скваашнам Саратовского'

Поволжья. Амплитудно-частотные характеристики определяются характером исследуемого геологического объекта, и, в первую очередь, мощностью пластов и величинами концентраций минералов в них. В таблице 2 представлены полученные результаты.

Таблица 2

Информационные и амплитудно-частотные характеристики шлаысграмм

№ | Диапазон ; Диапазон Наибольшая ' Количество

кри- г^бин, м . ¡. амплитуд . 1 частота, ГЦ | информации,

вых! 1 1 | 1 бит . 1

I. 150 5 - 80 од зд

2. '100 10 - 35 0,15 3,0

3. 110 5 - 60 0,2 . 3,3

4. 80 15 - 75 од . 2,9

5. 40 10-80 0,23 зд

6. 60 5 -100 0,17 3,4

Для проверки эффективности коррекция , была проведены экспериментальные работы по обработке первичяшс шшмогрзмм с помощью разработанного алгоритма. Корректировка шамогршш была

произведена по нескольким сквагвдам Саратовского Поволзкья. Адекватность разработанной модели реальному процессу вымывангя частиц горных пород из стенок скважины была подтверкдена, в частнос-

независимой геологической экспертизой, подавэрдзваей, что "скорректированные" ииааограьаш более прахильяс ошасывааг ¿ато&о-ггмсквЗ разрез сквааан по оравквюш с авокоЕреагарогатгаав (авр-а»\ща«щ}айа;лгршйлай2. 3 диссертации зрводажся агзмеры коррек-

тироакя аламограмм и геологический эффект от их интерпретации, подтвервдаздий эффективность применения разработанной математической модели.

В разделе 4 приводится математическая модель учета случайной погрешности в ИИС, возникающей из-за обвала стенок бурящейся скзааины. На основе этой модели разработано алгоритмическое обеспечение ИИС, позволяющее определить источник обвала и учесть его влияние на результаты минералогического анализа шлама из исследуемого пласта. В модели применена последовательная диагностическая процедура, использувдая отношение правдоподобия Ваальда о пранад-лемкости состояния объекта (пласта) к тому или иному классу (обвальному или необвальному пласту).

На основе экспериментальных данных была определена вероятность обвала для двух обвалоопасных пластов в одной из скважин Саратовского Поволжья. Анализ шлама показал значительное увеличение числа глинистых частиц в исследуемой проба, что подтвердило наличие обвала из первого глинистого пласта, вероятность обвала которого (0,88) была значительно выше чем у второго известковясгого пласта (0,17).

В приложении приведены матери&чн обзорного характера, некоторые математические выкладки и таблицы, расчет экономической эффективности от внедрения математического обеспечения системы и акты внедрения результатов диссертационной работы,

РСЫОВБЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ »

I. Проведен анализ особенностей современных ИИС контроля геолого-технологических параметров бурящихся сквааан и, в частности, системы оперативного анализа бурового шлама. Отмечено, что широкому внедрению таких систем препятствует ряд факторов, важнейшим из которых является наличие большой номенклатуры значительных

погрешностей, обусловленных помехами в канале связи, связывакщим забой и устье сквзеины.

2. С целью определения основных возмущающих воздействий на систему, исследованы вопросы передачи и преобразования информации о генеральном составе шлагл в качал'е связи.

3. Показано, что процессу бурения сквааины и транспортировки бурового шлама условно моено соотнести ряд преобразований сообщений и сигналов, принятых в традиционных системах передачи сообщений. Используя это, составлена условная эквивалентная структурная схема формирования и передачи геохимического информационного сигнала и сигналов.помех.

4. Определены, исследозаны и ранкировакы основные погрешности ШС исследования бурового шлама. Показано, что основной динамической погрешностью канала связи'является погрешность <Гэмм за влияние эмиссии частиц горных пород из стенок сквакины в промывочную падкость.

5. Предложены и разработаны ногые измерительные приемы повышения точности и помехозащищенности систем изучения параметров бурового шлама и промывочной жидкости.

6. Предложены и разработаны математические модели коррекции основных погрешностей канала связи.

7. Используя предложенные модели, разработано математическое обеспечение ШС исследования бурового шлама. Прменение разработанных" алгоритмов позволяет корректировать влияние на результаты минералогического-акали за шлама погрешностей, возникающих из-за воздействия пройденных скважиной пластов.

8. Определены а изучены информационные и дашшхудно-частот-кые характеристики измерительных сигналов в системе исследования шлама.

9. Эффективность разработашшх методов коррекции погрешнос-

теа в системе минералогического исследования шлама подтверадена как расчетнш, так в экспериментальным путем.

По теме диссертации опубликованы следуюцие работы:

1. Ыоисеенко С.А. Метода повышения достоверности геологической информации по буровому шламу и промывочной аадкости. ШГС, ШИИОЭНГ, серия Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности Л 9 - 10, 1994.

2. Моасеенко С.А. Инфорыацаонно-измертельная система для диагностики горных-пород непосредственно в процессе бурения «-.Деп. в ЯШИТИ 20.09.90. J6 5II8-B90, с.9.

3. Богаткин Г.К., Иоисеенко С.А. Информационно-измерительная система для анализа бурового шлама. - ЕЕТС, ШШОЭНГ, серия Автоматизация и телемеханизация'нефтяной промышленности & 8, 1994. •

4. Богаткин Г.К., Иоисеенко С.А. Математическая модель процесса диагностики горных пород при бурении сквазин. - Деп. в ШШТИ 20.09.90 № 5II9-B90, с.38.

5. Богаткин Г.К., Моисеенко С.А. Система автоматического контроля состояния призабойной зоны бурящейся сквааины. Мекзуз.сб. научных трудов "Автоматизация испытаний и измерений", Рязанский радиотехнический ин-т. - Рязань, 1990, с.85 - 88.

6. Моисеенко С'.А., Василенко П.А., Леоненко В.Н. Контроль скорости движения магнитной ленты з цифровых магнитных накопителях. Сб.научи.труд. ШШГ и Ш им. И.М.Губкина й 233. "ИИС для контроля геолого-технологических параметров в процессе бурения скважин". -

- М. 1991.

7. Богаткин Г.К., Моисеенко С.А. Автоматическая коррекция данных в ИК ИИС исследования бурового шлама. Сб.науч.труд. ШНГ и Ш им. И .Ы .Губкина.233. "ИИС для контроля геолого-технологачес-ких параметров в процессе бурения скважин". - 11. 1991.

8. Моисеенко С.А., Леоненко В.Н. Применение методов спектрального анализа для диагностики лентопротяжного механизма НМЛ. Груда ШНГ им. U.U.Губкина. Вып. № 211. "Информационно-измерительные и вычислительные комплексы для нефтяной и газовой промышленности" - Ы. I9SS.

9. Моисеенко С.А., Мельников И.Г., Головин Б.А. Способ исследования сквагшн в процессе бурения АС. СССР № 1390348, 22.I2.S7.

10. Богаткин Г.К., Ыонсеенко С.А., Мельников И.Г. Устройство для определения нефтесодеркаяия бурового раствора в циркуляционной системе бурящейся сквааины. АС. СССР Л I542I44, 08.10.89.

11. Ыоисеенко С.А., Киселев С.Б., Дадашев Д.Т. Способ исследо- ■ зания сквагшн в процессе бурения АС СССР » I28I664, 08.09.86.