Розробка експертної системи для вибору оптимальних рецептур обробки бурових розчинів

Abstract

Дисертація присвячена підвищенню ефективності буріння свердловин за рахунок вибору оптимальних рецептур обробки бурових розчинів. Розроблена методика вибору оптимальних рецептур обробки бурових розчинів, яка базується на новій формалізації задачі пошуку із гнучким вибором критерію оптимальності залежно від геолого-технологічних умов буріння. Методика органічно поєднує використання регресійних залежностей і сплайн-функцій для опису впливу концентрацій реагентів на технологічні властивості бурового розчину, а також методи числового, експериментального та інформаційного пошуку оптимальної рецептури обробки бурового розчину. Розроблена експертна система «МudЕхреrt», яка забезпечує вибір методів пошуку, побудову і супровід планів експериментів, математичну обробку експериментальних даних і пошук оптимальної рецептури обробки бурового розчину, обробку даних ротаційної віскозиметрії. Експертна система включає засоби для накопичення промислової інформації та використання її при пошуку рецептур обробки бурових розчинів. Проведено апробацію методики вибору оптимальних рецептур обробки бурових розчинів в БУ «Укрбургаз».

Диссертация посвящена повышению эффективности бурения скважин за счет выбора оптимальных рецептур обработки буровых растворов. Приведены результаты статистического. анализа данных об использовании буровых растворов, материалов и химических реагентов для их приготовления в буровом управлении «Укрбургаз» за 1996-2003 гг. Выявлены стойкие тенденции возрастания ассортимента химических реагентов и материалов для приготовления и регулирования свойств буровых растворов (коэффициент корреляции 0,75), а также повышение удельных расходов на метр проходки (коэффициент корреляции 0,73). Анализ современного состояния проблемы управления свойствами буровых растворов указывает на отсутствие научно-обоснованных методик выбора рецептур обработки буровых растворов и программного обеспечения для их реализации. Разработана методика выбора оптимальных рецептур обработки буровых растворов, основанная на новой постановке задачи поиска с гибким выбором критерия оптимальности в зависимости от геолого-технологических условий бурения. Методика построена с использованием следующих стратегий поиска оптимальной рецептуры: с применением регрессионных зависимостей технологических параметров от содержания реагентов, включающее проведение экспериментов по планам дробного и полного факторного эксперимента, центрального композиционного плана второго порядка, построение по их результатам регрессионных зависимостей и решение задачи линейного или нелинейного программирования; с помощью сплайн-функций в сочетании с латинским планом эксперимента и методом дискретного поиска минимума целевой функции; с помощью экспериментального поиска оптимальной рецептуры симплекс-методом; на основе анализа базы данных о результатах обработок буровых растворов. Разработана экспертная система «MudExpert», которая включает: программу для реализации методики выбора оптимальной рецептуры обработки бурового раствора; программу для обеспечения контроля параметров бурового раствора на скважине; базу данных экспертной системы и программное обеспечение для ее поддержки; программу для обработки данных ротационной вискозиметрии. Экспертная система обеспечивает выбор методов поиска, построение и сопровождение планов экспериментов, математическую обработку экспериментальных данных и поиск оптимальной рецептуры обработки бурового раствора, обработку данных ротационной вискозиметрии. Экспертная система содержит средства для накопления промысловой информации с целью ее использования при поиске рецептур обработки буровых растворов. Произведена апробация методики выбора оптимальных рецептур обработки буровых растворов в БУ «Укрбургаз» на скважинах № 201 Ланновского, №21 Кобзивского и № 40 Байрацкого месторождений. Апробация методики также производилась на скважине № 2 Гуцуливской площади (Калушской нефтегаз-разведочной экспедиции) и в процессе выбора рецептуры гуматно-биополимерного бурового раствора с учетом термостойкости для условий Кобзивского месторождения. При испытании методики использовались разные варианты поиска оптимальной рецептуры и все они показали свою эффективность для решения поставленной задачи.

The thesis is devoted to the problem of increasing the drilling efficiency by means of optimal selection of drilling mud conditioning prescriptions. The designed methodology of the optimal prescription selection for drilling mud conditioning is based on the new formulation of the investigation task with the flexible selection of optimization criterion depending on the geotechnical conditions of drilling. The methodology combines the regression models and spline functions to describe the influence of reagents concentration on the technological properties of mud, and the methods of numerical, experimental and informational search of optimal prescription for mud treatment. The expert system «MudExpert» was designed. It provides the selection of searching methods, making up the plans of experiments and their maintenance, the mathematical treatment of experimental data and the searching for optimal prescription of mud conditioning, the treatment of rotational viscosimetry date. The expert system includes facilities for accumulating of the industrial information and its usage during search of optimal prescription for mud conditioning. The approbation of methodology for selection of optimal prescription for mud conditioning was carried out in the drilling company «Ukrburgas».