Общество инженеров нефтегазовой промышленности (SPE)

Долгопольский Александр Львович Главный редактор журнала «Инженерная практика»

Настоящая статья написана главным редактором журнала «Инженерная практика» Александром Долгопольским в качестве краткого обзора публикации SPE 173108-MS “Bit Trip Optimizer: Just in Time Bit Trip Decision Model”. Данную публикацию подготовили A. Kuesters и J. Wingate (BP) для Конференции по бурению Международной ассоциации буровых подрядчиков и Общества инженеров нефтегазовой промышленности (IADC/SPE), проведенной 17-19 марта 2015 года в г. Лондоне. Публикация не рецензировалась.

На первом этапе авторы определяют и описывают переменные, влияющие на стоимость строительства скважины применительно к выбору момента извлечения долота. В число таких переменных, в частности, входит время, затрачиваемое на спускоподъемную операцию (СПО) и монтаж/демонтаж КНБК. Так, например, продолжительность спускоподъемной операции (tt) авторы предлагают рассчитывать по следующей формуле:

t_t = k(d₀ + d₁) + s,

где d₀ и d₁ – глубины по стволу на начало и конец операции соответственно, k – скорость подъема инструмента, а s – продолжительность монтажа/демонтажа КНБК. При этом последние две переменные определяются эмпирическим путем по усредненным данным соседних скважин.

Таким же образом в целях использования модели рассчитывается и механическая скорость проходки (МСП) для соответствующих участков ствола (рис. 2.1).

Далее, суммируя время, затрачиваемое на бурение интервала и СПО, и умножая эту сумму на суточную ставку буровой установки/бригады, авторы вычисляют стоимость рейса долота «при прочих равных» в общем виде, которая также включает стоимость долота как такового. И именно скорость бурения интервала (время бурения) авторы используют в качестве предмета оптимизации, поскольку решающей составляющей для экономики проекта оказывается суточная ставка. Помимо названных переменных, модель также учитывает затраты времени на ряд других операций, включая испытания противовыбросового оборудования (ПВО), очистку ствола, охлаждение КНБК после спуска на забой (в высокотемпературных скважинах) и т.п.

Как указывают авторы с точи зрения оптимизации выбора момента извлечения долота также важен ряд специфических факторов. В их число входят, прежде всего, проектные глубины начала и завершения интервала бурения, доступное количество долот и плановый период между испытаниями ПВО, а также ресурс опор шарошечных долот и др.

Авторы подчеркивают, что, в зависимости от задач и возможностей, в каждом конкретном случае можно изменять число и состав учитываемых моделью факторов, добиваясь разного уровня точности моделирования рейсов долот. Между тем ключевым фактором остается точность прогнозирования МСП. Естественно, точность прогнозирования будет тем выше, чем больше аналогичных соседних скважин принимаются в расчет. При этом прогнозную МСП следует привязывать к конкретным породам и соотносить со степенью износа долота на соответствующей глубине по истечении известного времени бурения.

Увязывая все перечисленное в единое целое, модель позволяет применительно к конкретному интервалу рассчитать оптимальное число долот, оптимальный с точки зрения МСП тип долот, оптимальные моменты извлечения долот и предпочтительность использования новых или извлеченных ранее долот. Кроме того, такая модель может служить хорошим средством оценки оптимальности текущей МСП в процессе бурения.

В работе разобран простой случай применения описанной модели на примере секции скважины, для которой показана динамика проходки относительно времени бурения (рис. 2.2). На рис. 2.2а обозначен первоначальный прогноз скорости проходки с рекомендацией извлечь и заменить долото в точке предполагаемого резкого уменьшения МСП. Рис. 2.2б уже включает информацию по фактической проходке (красная линия) и скорректированные данные по глубинам пород – в связи с полученными новыми данными модель предлагает извлечь долото несколько позже, а текущую проходку характеризует как хорошую. На рисунках 2.2в, г, д мы видим отклонение скорости проходки от прогнозной, поскольку, несмотря на последовательные рекомендации модели, долото фактически было заменено лишь на последних метрах интервала, да и то на уже использованное. Серыми линиями показаны профили скорости проходки, которые предположительно могли быть реализованы, в случае замены долота на соответствующих этапах. В итоге, если верить модели, фактическое время бурения секции оказалось существенно больше оптимального.

В заключение авторы говорят о том, что разработанная ими модель, безусловно, требует дальнейшего совершенствования в отношении алгоритмов прогнозирования МСП и износа долот в различных породах, но, тем не менее, может уже в текущем виде служить хорошим ориентиром для оптимизации применения долот.