РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ВИБОРУ ОПТИМАЛЬНОЇ РЕЦЕПТУРИ
ОБРОБКИ БУРОВОГО РОЗЧИНУ
2.1. Постановка задачі
Обробку бурового розчину здійснюють, як правило, для забезпечення відповідності
його технологічних параметрів гірничогеологічним умовам проходження свердловин.
Досвід буріння свідчить, що така умова є необхідною для досягнення високих
техніко-економічних показників спорудження свердловин.
Різноманіття умов буріння, широкий асортимент матеріалів і хімічних реагентів,
а також технічна оснащеність бурової установки визначають вимоги до підбору
рецептур обробки бурових розчинів. Формалізація задачі вибору рецептури обробки
бурового розчину у значній мірі залежить від її інформаційного забезпечення
(обґрунтування вимог до обробки бурового розчину, впливу хімічних реагентів на
технологічні властивості бурового розчину тощо).
Відзначимо, що множина розв’язків задачі вибору рецептури обробки бурового
розчину може бути повною (вміщувати хоча б один розв’язок) або порожньою (не
вміщувати жодного розв’язку). У першому випадку рецептура обробки повинна
задовольняти деякі додаткові умови, які формулюються у вигляді критерію
оптимальності. Другий випадок вимагає уточнень задачі вибору рецептури обробки
бурового розчину.
З урахуванням викладеного формалізація вибору рецептури обробки зводиться до
оптимізаційної задачі виду [56, 60, 61, 80]
(2.1)
де – критерій оптимальності, як функція концентрацій -го набору реагентів;
– клас наборів реагентів, як множина можливих поєднань реагентів;
– область визначення вектора ;
– система обмежень на концентрації реагентів.
Формалізація задачі (2.1) вимагає обґрунтування критерію оптимальності,
формування класу наборів реагентів, побудови системи обмежень на керуючі
параметри та області їх визначення .
Розробка родовища вуглеводнів є комерційним проектом і, очевидно, його завдання
полягає у отриманні максимальної фінансової вигоди (глобальний критерій
оптимальності), тобто різниця вартості видобутої з родовища вуглеводневої
сировини і витрат на її видобуток повинна бути максимальною.
Буріння свердловин, як і усі інші складові циклу розробки родовища відноситься
до дуже складних технологічних процесів, тому використати описаний критерій для
оптимізації цього процесу або його складових практично неможливо. Наприклад,
неможливо кількісно оцінити як зміниться дебіт свердловини, якщо підтримувати
параметри бурового розчину в більш вузькому діапазоні значень і чи окупляться
додаткові витрати реагентів на обробку бурового розчину, або на скільки
зменшаться витрати коштів на ліквідацію ускладнень за причиною набухання глин
при збільшенні концентрації інгібітора на 1% і т. ін. Зважаючи на це, в
практиці буріння [7, 12, 63] користуються локальними критеріями оптимізації,
вибір яких у конкретних геолого-технологічних умовах здійснюється з допомогою
експертних методів.
З наведеного прикладу видно, що критерій оптимальності повинен враховувати те,
що покращання параметрів розчину призводить до здешевлення спорудження
свердловини (зменшення витрат на ліквідацію ускладнень, підвищення швидкості
буріння та ін.) та підвищення її експлуатаційних можливостей, але водночас
вимагає витрат коштів на реагенти для обробки розчину. Отже, ключовими вимогами
до задачі вибору рецептури обробки бурового розчину є забезпечення якості
бурового розчину (тобто відповідності його технологічних параметрів заданим
значенням) і мінімізація вартості обробки. Формалізувати ці вимоги можна
декількома шляхами [56, 60, 61, 79, 80].
Задача (2.1) виглядає найбільш природною, якщо за критерій оптимальності
прийняти вартість рецептури обробки бурового розчину, а на його технологічні
параметри накласти обмеження, які б забезпечили буріння інтервалу свердловини
без ускладнень, збереження колекторських властивостей пласта та інші вимоги. В
цьому випадку задача (2.1) може бути формалізована у такому еквівалентному
вигляді
(2.2)
де – витрати на обробку одиниці об’єму бурового розчину, які не залежать від
концентрацій реагентів;
– вартості одиниць концентрацій реагентів -того набору;
– відповідно, мінімальне і максимальне значення j-го технологічного параметру
за регламентом на проведення бурових робіт;
– залежності, які відображають вплив -го набору реагентів на технологічні
параметри розчину (інформацію про залежності одержують з експерименту);
q – кількість контрольованих технологічних параметрів.
Використання задачі (2.2) для вибору оптимальної рецептури обробки бурових
розчинів доцільне в умовах, для яких вимоги до технологічних параметрів
бурового розчину не достатньо жорсткі. Вартість рецептури обробки бурового
розчину в таких умовах у значній мірі відповідає глобальному критерію
оптимальності.
При розбурюванні ускладнених інтервалів стовбура свердловини в умовах
підвищених вимог до технологічних параметрів бурового розчину задача вибору
оптимальної рецептури формалізується в такому вигляді
(2.3)
де – необхідні технологічні властивості бурового розчину;
– вагові коефіцієнти критерію оптимальності, які можуть бути прийняті рівними
– дисперсія j-го технологічного параметра;
– вартість обробки одиниці об’єму бурового розчину;
– обмеження на величину .
В таких умовах важливим є запобігання можливих ускладнень при бурінні
свердловини. Тому критерій вибору рецептури у (2.3) є непрямим поданням
глобального критерію оптимальності.
Узагальненням задачі (2.3) є її змішане представлення, коли для одного або
декількох технологічних параметрів бурового розчину висувається умова
забезпечення жорстких вимог, а на інші параметри накладаються технологічні
обмеження як для задачі (2.2). В такому випадку задача (2.1) матиме вигля
- Київ+380960830922