СПОСОБ ПРОВЕРКИ ДОСТОВЕРНОСТИ ЗНАЧЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИНЫ Российский патент 2024 года по МПК E21B44/00 E21B47/12 G06Q10/04 G06Q50/02 

Изобретение относится к способам управления технологическими операциями строительства и эксплуатации добывающих скважин и может быть использовано для ускорения процессов строительства и сокращения издержек на обустройство скважин.

Современные технологии обустройства и эксплуатации скважин предполагают соблюдение высоких стандартов качества при выполнении множества операций, начиная со старта строительства скважины и заканчивая консервацией и ликвидацией скважин.

В процессе строительства, добычи и эксплуатации скважин для добычи текучей среды, содержащей углеводороды, требуется следить за безопасностью проводимых работ, соблюдением технологий строительства и эксплуатации, а также иметь уверенность в том, что персоналом произведены все работы в полном объеме и с надлежащим качеством. Помимо сбора и верификации информации, автоматизированное слежение за процессами строительства и обустройства скважин дает возможность, при необходимости, определять среду и значения параметров оборудования, полностью скрытого в процессе проведения работ.

Несоблюдение технологий, пропуск отдельных операций, получение данных ненадлежащего качества могут привести как к снижению эффективности, так и к значительному ущербу для персонала и окружающей среды.

Из описания к патенту РФ RU 2189439 (C2), опубликованного 20.09.2002, известен способ обустройства скважин, при котором осуществляют комплексное обустройство площадок с учетом заранее заданных требований. Описание к патенту содержит указание на ограниченный перечень мероприятий по обустройству скважин, а перечень требований в описании не показан.

Наиболее близким к заявленному изобретению является техническое решение, описанное в патенте РФ RU2683608(C2), опубликованном 29.03.2019, в котором при обустройстве скважин осуществляется верификация модели скважины, основанной на сохраненных скважинных данных существующей скважины, с использованием погружного инструмента. Недостатком данного технического решения является то, верификация данных осуществляется после завершения этапа строительства, т.е. не в режиме реального времени, в связи с чем отсутствует возможность своевременного влияния, в частности, на предотвращение газонефтеводопроявлений (ГНВП).

Задачей настоящего изобретения является получение значений технологических параметров на всех этапах строительства скважин и последующее обеспечение проверки их достоверности в режиме реального времени, что направлено на оптимизацию процессов, включая предотвращение аварийных ситуаций, на основании данных, полученных в результате верификации параметров, а также для оптимизации трудовых, временных и экономических затрат на строительство скважин.

Техническим результатом патентуемого решения является обеспечение повышения точности оптимальных технологических и физических параметров на всех этапах строительства скважин, что ведет к повышению промышленной безопасности и оптимизации всего цикла строительства скважин.

Указанный выше технический результат достигается за счет того, что осуществляют способ автоматизированного контроля за технологическими параметрами при строительстве скважин, заключающийся в том, что:

измеренные посредством датчиков параметры преобразуют в цифровой код при помощи аналогово-цифровых преобразователей, встроенных в датчики и/или посредством концентраторов, включающих аналогово-цифровые преобразователи;

для значений технологических параметров, обязательным условием формирования которых является использование, по заранее заданному алгоритму, сведений, собираемых в режиме реального времени с привязкой ко времени, обеспечивают получение сервером верификации значений технологических параметров и меток времени, соответствующих значениям, по каналам связи;

задают технологические параметры, значения которых подлежат верификации;

задают последовательность реализации этапов строительства скважины;

осуществляет проверку достоверности значений технологических параметров, полученных с первичных преобразователей, а также формируемых на основе измеренных, с помощью датчиков и средств сбора и обработки информации, параметров в процессе строительства скважины с использованием сервера верификации, управляющего базой данных значений параметров;

определяют зависимости между значениями технологических параметров, и состоянием реализации этапа строительства скважины с учетом взаимных зависимостей значений, в том числе, разделенных во времени;

с использованием сервера верификации:

формируют базу данных верифицированных значений технологических параметров;

получают информацию о текущем этапе строительства скважины и состоянии реализации этапа;

получают значения технологических параметров и метки времени, соответствующие полученным значениям;

проверяют соответствие между не верифицированными полученными значениями технологических параметров и верифицированными значениями технологических параметров согласно определенным взаимным зависимостям значений, в том числе, разделенных во времени;

верифицируют значения не верифицированных параметров, соответствующие зависимостям, с занесением верифицированных значений в базу данных;

при верификации, при несоответствии значений параметров согласно заданным алгоритмам и взаимным зависимостям, формируют уведомление о недостоверности полученной информации;

проверяют соответствие информации о текущем этапе строительства скважины значениям верифицированных и не верифицированных параметров;

при соответствии, верифицируют полученную информацию о текущем этапе строительства скважины и значения не верифицированных параметров, которые соответствуют текущему этапу и формируют уведомление о соответствии значений параметров данных текущему этапу строительства скважины;

а при несоответствии:

определяют этап строительства скважины, который соответствует верифицированным и не верифицированным значениям параметров;

при соответствии значений не верифицированных параметров и полном соответствии значений верифицированных параметров одному из этапов строительства скважины, формируют уведомление о том, что указанный этап является реализуемым этапом строительства скважины,

а при несоответствии значений не верифицированных параметров любому из возможных этапов строительства скважины, формируют уведомление о недостоверности не верифицированных параметров.

В частном случае реализации задание текущего этапа строительства скважины осуществляется заранее с использованием календарного плана.

Кроме этого, в частном случае реализации, формируют несколько заданных алгоритмов и взаимно зависимых параметров, где каждый из наборов соответствует одному из возможных этапов строительства скважины, и используют для верификации набора соответствующего этапа верифицированному этапу строительства скважины, что позволит более корректно определять операции (этапы) при строительстве скважин, а соответственно оценивать корректность выполнения и достижение текущих КПЭ (ключевые показатели эффективности) всей программы на строительство скважин. В качестве одного из КПЭ может фигурировать, к примеру, отсутствие НПВ (непроизводительного времени), которое при его наличии увеличивает сроки и стоимость строительства скважин.

В качестве датчиков могут быть использованы датчики плотности и объемного газосодержания, датчики расхода на выходе, датчики глубины, датчики положения клиньев, датчики расхода на входе, датчики ходов насоса, датчики веса, датчики уровня, датчики плотности и температуры.

Благодаря тому, что формируют базу данных верифицированных значений технологических параметров, получают информацию о текущем этапе строительства скважины и состоянии реализации этапа, получают значения технологических параметров и метки времени, соответствующие полученным значениям, а также за счет осуществления проверки соответствия между не верифицированными полученными значениями технологических параметров и верифицированными значениями технологических параметров согласно определенным взаимным зависимостям значений, в том числе, разделенных во времени, оценивается степень корректности данных и, соответственно, повышается степень валидации данных и соответственно точность принимаемых оперативных решений, а также прогнозирование различных значений параметров и вероятность развития тех или иных событий при строительстве скважин.

Проверка позволяет оценить степень корректности данных и соответственно реализовать то, что описано в предыдущем абзаце.

Для определения этапа строительства скважины проверяют соответствие информации о текущем этапе строительства скважины значениям верифицированных и не верифицированных параметров, при этом при несоответствии значений параметров согласно заданным алгоритмам и взаимным зависимостям, формируют уведомление о недостоверности полученной информации. При соответствии верифицируют полученную информацию о текущем этапе строительства скважины и значения не верифицированных параметров, которые соответствуют текущему этапу и формируют уведомление о соответствии значений параметров данных текущему этапу строительства скважины; а при несоответствии: определяют этап строительства скважины, который соответствует верифицированным и не верифицированным значениям параметров.

При соответствии значений не верифицированных параметров и полном соответствии значений верифицированных параметров одному из этапов строительства скважины, формируют уведомление о том, что указанный этап является реализуемым этапом строительства скважины, а при несоответствии значений не верифицированных параметров любому из возможных этапов строительства скважины формируют уведомление о недостоверности не верифицированных параметров.

В случае несоответствия значений не верифицированных параметров любому из возможных этапов строительства скважины делают вывод об отклонении в данных или их некондиционности, что ведет за собой принятие оперативных организационных решений по повышению качества работы подрядчика по данному сервису. Одновременно это дает информацию о невозможности использования этих (некондиционных) данных в инструментах предиктивной аналитике для оптимизации процессов строительства скважин, а также для проведения постанализа и формирования оптимизированных программ на строительство скважин в будущем.

Детальное описание реализации способа поясняется графическими материалами:

На фиг. 1 показана схема размещения датчиков, которые могут быть использованы при строительстве скважины.

На фиг. 2 показана конфигурация системы, предназначенная для реализации способа (алгоритм формирования значений технологических параметров).

Фиг. 3 схематично изображает блок-схему иллюстративного аппаратного обеспечения вычислительной системы, которая может использоваться в качестве сервера или рабочего места участника общей системы.

На фиг. 1 схематично показано вспомогательное оборудование, используемое при строительстве, а также станция 100 геолого-технологических исследований (ГТИ), с использованием которой осуществляются автоматизированный сбор, обработка, и частичная интерпретация технологической и геологической информации, полученной от датчиков. Кроме этого, информация, характеризующая состояние скважины или этап проведения работ, может предаваться от автоматизированных рабочих мест или вводиться, непосредственно в помещении ГТИ 100. В частном случае реализации оборудование, необходимое для реализации способа, может быть установлено на станции ГТИ, расположенной вблизи скважины, однако предпочтительным вариантом, обеспечивающим высокий уровень защиты данных от фальсификации, является установка средств обработки данных в дата-центре организации, обеспечивающей контроль за своевременностью и безопасностью работ. В зависимости от этапа строительства и эксплуатации скважины, набор датчиков может изменяться, например, после ввода скважины в эксплуатацию не требуется осуществлять контроль за параметрами, сопутствующими проведению буровых работ, учитывать, интерпретировать, обрабатывать - соответствующие данные не используются. В связи с этим, при реализации способа, система может определять этап строительства или эксплуатации скважины и применять соответствующую этапу аналитическую базу, то есть переключать режим работы системы.

Как иллюстративно показано на фиг. 1, в качестве датчиков могут быть использованы датчик 101 плотности и объемного газосодержания, датчик 102 расхода на выходе, датчик 103 глубины, датчик 104 положения клиньев, датчики 105 расхода на входе, датчики 106 ходов насоса, датчик 107 веса, датчики 108 уровня, датчики 109 плотности и температуры.

В процессе проведения работ по результатам измерений, которые могут иметь погрешности, либо являться неверными в связи с возможными сбоями в работе измерительных систем и оборудования, формируются массивы значений параметров, которые отражают показания датчиков. Например, прихват бурильной колонны может исказить параметр «вес бурильной колонны». Параметры, вводимые в систему персоналом, могут иметь случайные или преднамеренные отличия от истинных данных. Другие параметры могут рассчитываться на месте сбора данных или дистанционно на основании показаний датчиков, или исходя из значений параметров или зависимостей, полученных от сторонних источников, не подключенных к автоматизированной системе сбора данных. Учитываемыми при верификации сведениями также могут быть значения параметров, указанные в руководящих и методических документах, инструкциях или описаниях процессов, связанных со строительством скважин. При этом, в качестве параметров могут быть использованы также описания проводимых работ, время начала и окончания работ. Для целей реализации изобретения указанные параметры могут передаваться на центральный сервер для хранения в базе данных и последующего использования.

Указанные сведения могут частично или полностью определять или задавать технологические параметры, значения которых подлежат верификации, предварительно или строго определять или задавать последовательность реализации этапов строительства скважины, а определение зависимости между значениями технологических параметров, и состоянием реализации этапа строительства скважины с учетом взаимных зависимостей значений, в том числе, разделенных во времени может осуществляться как на основании заранее известных функций, так и путем анализа данных, полученных на этапах строительства аналогичных скважин, либо путём анализа, интерполяции или экстраполяции данных, получаемых в ходе строительства скважины, для которой необходима верификация данных. Обработка данных может проводиться, в том числе и с использованием нейронных сетей, выявляющих закономерности, не имеющие явный характер. Задание этапов строительства скважины может осуществляться в виде календарного плана, в котором указаны планируемые сроки проведения этапов строительства, где каждый из этапов строительства может характеризоваться специфическим использованием технологий и оборудования, в связи с чем каждому из этапов соответствует специфический набор данных, а обработка данных и определение зависимостей для каждого из этапов осуществляется отдельно. Этапами строительства скважины могут быть, например, монтаж буровой установки, бурение, монтаж обсадной колонны, проведение гидроразрыва пласта, обустройство устья скважины. В связи с тем, что точное соблюдение сроков проведения этапов строительства, как правило, невозможно, при верификации требуется не только проверять достоверность получаемой информации, но и максимально точно определять текущий этап строительства, где этапы, например, замена долота и бурение, могут чередоваться во времени, а соответствующие сведения не всегда оперативно передаются персоналом.

Как показано на фиг. 2, при обустройстве скважины 200, могут использоваться автоматизированные рабочие места технолога 202 и бурильщика 203. Станция ГТИ 100, на которую поступает информация 205 от датчиков, может содержать рабочее место 204 оператора. В качестве базовых данных, определяющих этапы строительства скважины, могут быть использованы параметры, отраженные в базе данных 201 проектного задания. Комплексные данные, сбор которых может осуществляться станцией ГТИ, поступают для последующей обработки по каналам передачи данных на сервер 206 обработки информации или сервер верификации. ГТИ может передавать на сервер 206 информацию 205, полученную от датчиков, информацию, касающуюся плановых и текущих этапов строительства скважины, согласно данным 201 проектного задания, а также информацию, введенную с использованием автоматизированных рабочих мест технолога и бурильщика.

К информации 205 относятся технологические, геологические, геофизические, географические данные, которые, соответственно, влияют на принятие различных решений (оперативных, плановых, стратегических), в частности, глубина долота, глубина забоя, крутящий момент на роторе, обороты ротора, характеристики насоса, давление и температура на входе и выходе, газосодержание и т.д. Данные передаются в реальном времени и исходя из предыдущей информации у них есть разная степень критичности и разная ценность достоверности.

В рамках работы алгоритмов далее производится автоматическая проверка со стороны системы в последовательности - ID объекта (примером объекта может быть скважина, ID которой уникален), список передаваемых параметров. Таким образом система определяет требуемый набор параметров, транслируемых с конкретной буровой, который в дальнейшем будет подвергнут верификации.

Определение технических этапов выполняемых операций (таких как СПО, бурение, промывка, проработка, наращивание, без активности и т.д.) необходимо для определения комбинаций параметров и их граничных значений в тех или иных случаях в зависимости от поставленных задач, описанных в проекте на строительство скважины, и может варьироваться.

Далее система осуществляет проверку данных на наличие пропусков в базе данных по времени и проверку данных на наличие пропусков в базе данных по глубине.

Система верификации по времени выполнена с возможностью реагирования на каждое значение (проверяемое условие), при этом база данных записывается с заданным шагом по времени (обычно это 1 с, но может быть и другой шаг). При отсутствии тех или иных данных система верификации выдает об этом информацию (например, визуально или же в виде оповещений). Итоговый объем пропусков по скважине может настраиваться в зависимости от требований пользователей (обычно норма не более 1% значений). При этом индикация о пропусках, текущая и итоговая, может быть отражена разным цветом.

Система верификации по глубине также выполнена с возможностью реагирования на каждое значение (проверяемое условие), при этом база данных записывается с шагом по глубине (обычно шаг варьируется от 0,1 до 0,4 м) и при отсутствии каких-то данных также выдает об этом информацию (например, визуально или же в виде оповещений). Итоговый объем пропусков по скважине может настраиваться в зависимости от требований пользователей (обычно норма не более 1% значений). При этом индикация о пропусках текущая и итоговая может быть отражена разным цветом. Особенность формирования базы данных по глубине в том, что она накопительная и обогащается во время операции бурения с определенным шагом, в связи с этим четкое определение операций критично для работы системы.

Также система осуществляет автоматическую проверку на наличие повторяющихся (неизменных) данных за определенный промежуток времени и по глубине.

Другими частными результатами работы алгоритмов системы (но не исчерпывающими) может быть:

- оценка недостоверных фоновых значений - проверка на наличие повторяющихся через определенное время (или глубину) значений параметров, отличающихся на определенную величину от предыдущего (серии предыдущих - определение рядов данных);

- перекалибровка - автоматическая проверка на мгновенное, резкое изменение одного или группы параметров, которое невозможно ассоциировать с объективными изменениями по геологическим или технологическим причинам;

- привязка параметров - автоматическая проверка на мгновенное, резкое изменение группы параметров, для которых допустима (при помощи формул) взаимная зависимость;

- инерционность - задержка по ряду параметров и связанных с ними правил в связи с задержкой в получении данных с оборудования. При выполнении этого сценария система сравнивает текущие значения (во времени) по одному из параметров с предыдущими значениями (за заданный промежуток времени до этого), связанного с ним другого параметра (например, при включении бурового насоса Х фиксируется параметр «ходы насоса Х», при этом мы должны ожидать через некоторое время роста параметра «расход на входе», а также параметра «давление на входе»);

- корректность и определение единиц измерений. При выполнении этого сценария проверяются порядки значений, что необходимо для того, чтобы в дальнейшем можно было произвести верификацию данных.

Правила верификации для конкретных параметров выполнены с возможностью настройки пользователем. В частности, пользователь может иметь права создавать новые правила и задавать граничные значения.

Сервер 206 верифицирует полученную по каналам связи информацию, в том числе, информацию о текущем этапе строительства скважины и состоянии реализации этапа и формирует 209 базу 210 верифицированных данных, а также базу данных значений параметров. В связи с тем, что возможны перебои в каналах связи, значения технологических параметров сопровождаются метками времени, соответствующими моменту получения данных, то есть, полученным значениям. При необходимости, определяемой пользователями, сервер 206 передает уведомления 207 о нештатных ситуациях и недостоверных данных на сервер 208 конечного пользователя. В этом случае уведомление о недостоверности полученной информации формируется при выявленном, в результате верификации несоответствии значений параметров согласно заданным или выявленным алгоритмам и взаимным зависимостям.

Кроме этого, проверяется соответствие информации о текущем этапе строительства скважины, например, согласно календарному плану или суточному графику работ, значениям верифицированных и не верифицированных параметров, и, при соответствии, верифицируют полученную информацию о текущем этапе; этап строительства скважины и значения не верифицированных параметров, которые соответствуют текущему этапу и формируют уведомление о соответствии значений параметров данных текущему этапу строительства скважины, а при выявленном, как показано ниже, несоответствии определяют этап строительства скважины, который соответствует верифицированным и не верифицированным значениям параметров, при соответствии значений не верифицированных параметров и полном соответствии значений верифицированных параметров одному из этапов строительства скважины, формируют уведомление о том, что указанный этап является реализуемым этапом строительства скважины, а при несоответствии значений не верифицированных параметров любому из возможных этапов строительства скважины, формируют уведомление о недостоверности не верифицированных параметров.

В течение операции бурения и проведения других работ, база данных может пополняться новыми значениями так, что база данных также включает в себя фактические значения, полученные в течение операции бурения. Для формирования ряда параметров в такой базе данных могут также использоваться данные, относящиеся к изначально задаваемым в программном обеспечении (ПО) параметрам и коэффициентам. При этом этап формирования модели (конструкции скважины) может дополнительно содержать этап загрузки в модель предварительно определенных данных, представляющих характеристики инструмента или параметры скважины. Получение данных может происходить непрерывно или через регулярные интервалы, в процессе проведения работ. Для полученных данных с использованием сервера верификации проверяется соответствие между не верифицированными полученными значениями технологических параметров и верифицированными значениями технологических параметров согласно определенным взаимным зависимостям значений, в том числе, разделенных во времени, при этом верифицированные значения параметров, отсутствовавшие в базе данных, заносятся в базу данных.

При верификации данных может также использоваться экстраполяция как верифицируемых данных, так и сопутствующих данных, необходимых для верификации. Таким образом могут исключаться погрешности при передаче данных по аналоговым каналам связи.

Способ предпочтительно может использоваться для проверки соблюдения сроков и качества проводимых работ и корректности передаваемых значений параметров оборудования и их производных. При реализации способа формируются блоки данных, относящиеся к взаимно зависимым данным, и для них определяются или задаются взаимные зависимости значений, в том числе, разделенных во времени. Например, существует взаимно однозначная зависимость между параметрами: частота ходов насосов, расход на входе и давление на входе или наличие измеряемых показаний концентраций углеводородов при выполнении операции бурение.

Для верификации значений параметров скважины может использоваться набор характеристик или параметров, которые определяются однократно, как например, координаты скважины. Указанные характеристики и могут быть связаны с параметрами скважины и оборудования, такими как: альтитуда устья скважины; диаметр скважины, диаметр долота, наружный диаметр обсадной колонны, внутренний диаметр обсадной колонны, внутренний диаметр предыдущей обсадной колонны, внутренний диаметр секции обсадной колонны, площадь тела трубы, гипсометрическая отметка кровли продуктивного горизонта, глубина залегания пласта, толщина пласта, высота цементного стакана, глубина зумпфа. Указанные параметры задаются, как правило, однократно, или одновременно с поставкой новых партий оборудования, и в большинстве случаев не подлежат дополнительной верификации.

Другими параметрами, которые также не требуют, как правило, верификации, являются параметры, для которых возможно их непосредственное наблюдение, например, измерение параметров на кустовой площадке скважины, измерение в процессе производства партий или единиц оборудования, или вспомогательных материалов, либо параметры, которые непосредственно связаны с указанным выше набором данных. Такими параметрами могут являться, например, внутренний диаметр секции обсадной колонны, площадь тела трубы, площадь канала обсадной колонны, площадь кольцевого пространства, длина труб секции, водоцементное отношение, суммарная масса секций; масса одного метра труб секции, расход тампонажного материала для приготовления цементного раствора, потери давления по длине в обсадной колонне, потери давления по длине в кольцевом пространстве, давление на устье скважины, дополнительное давление на устье скважины при ликвидации проявлений, давление опрессовки, давление насыщения газа, наружное избыточное давление, наружное давление, внутреннее давление, температура на устье скважины, толщина стенки обсадных труб, глубина установки цементировочной муфты, плотность сухого тампонажного материала (смеси), плотность жидкости затворения (воды), предел текучести материала труб.

Ниже перечислены параметры, которые требуют верификации сами по себе, и не всегда имеют непосредственную привязку к этапу строительства скважины. Таким параметрами могут быть, например, плотность раствора на входе и выходе из скважины, изменение которой в качестве косвенного признака необходима для купирования рисков ГНВП (газонефтеводопроявления). Другие параметры могут требовать верификации, поскольку их значения указывают на этапы производства работ таким образом, что значения параметров могут быть несовместимы с работами, которые должны проводиться на предполагаемом этапе обустройства скважины.

Верифицируемыми параметрами могут быть: вес на крюке; положение тальблока; положение долота; глубина забоя; глубина забоя (вертикальная); крутящий момент на роторе; крутящий момент на верхнем приводе нагрузка на долото; обороты ротора; обороты верхнего привода; обороты долота; положение клиньев; давление на входе; давление на выходе; давление в цементировочной линии; температура на входе; температура на выходе; плотность на входе; плотность на входе; частота ходов насоса № 1; частота ходов насоса №2; частота ходов насоса № 3; расход на входе; расход на выходе; поток на выходе; зенитный угол; азимут; объем раствора в основной емкости; объем раствора в доливной емкости; объем раствора в рабочих емкостях (активной системе); общий объем раствора; общий газ; концентрация метана (этана, пропана бутана, изобутана, пентана, изопентана и т. д.), газосодержание (сумма измеряемых концентраций углеводородов), скорость проходки, ДМК, скорость движения инструмента, удельная электропроводность на входе, удельная электропроводность на выходе. Данный список не исчерпываемый и может пополняться по мере подключения нового оборудования и параметров мониторинга, в зависимости от этапа строительства скважины.

Также верификации подлежит группа параметров, состояний бурового и технологического оборудования, а также показателей, рассчитываемых на основании считываемых прямых показателей и применении к ним каких-либо константных, заранее заданных данных и коэффициентов, а также математических формул, в том числе моделирующих определенные физические процессы. Такими параметрами могут быть: тип операции; время бурения в слайде; время роторного бурения; проходка при бурении в слайде; проходка при роторном бурении; проходка общая; проходка за сутки; проходка за рейс; минимальная нагрузка на бурение в слайде; средняя нагрузка на бурение в слайде; максимальная нагрузка на бурение в слайде; минимальная нагрузка при роторном бурении; средняя нагрузка при роторном бурении; максимальная нагрузка при роторном бурении; минимальное давление на входе на бурение в слайде; среднее давление на входе на бурение в слайде; максимальное давление на входе на бурение в слайде; минимальное давление на входе при роторном бурении; среднее давление на входе при роторном бурении; максимальное давление на входе при роторном бурении; Минимальные обороты на роторное бурение; усредненные обороты на роторное бурение; максимальные обороты на роторное бурение; минимальный расход на бурение слайдом; средний расход на бурение слайдом; максимальный расход на бурение слайдом; минимальный расход на роторном бурении; средний расход на роторном бурении; максимальный расход на роторном бурении; скорость бурения в слайде на свечу; скорость бурения в роторе на свечу; средняя скорость бурения за сутки; средняя скорость бурения за рейс; минимальный момент на СВП; усредненный момент на СВП; максимальный момент на СВП; минимальный момент на роторе; усредненный момент на роторе; максимальный момент на роторе; свеча подъем - инструмент на крюке; свеча подъем - инструмент в клиньях; свеча подъем - инструмент в клиньях, установка за палец; свеча подъем - инструмент в клиньях, ход за инструментом; свеча подъем - общее время; свеча спуск - инструмент на крюке; свеча спуск - инструмент в клиньях; свеча спуск - инструмент в клиньях, ход за свечой; свеча спуск - инструмент в клиньях, наворот свечи; свеча спуск - общее время; одиночка подъем - инструмент на крюке; одиночка подъем - инструмент в клиньях; одиночка подъем - инструмент в клиньях, установка за палец; одиночка подъем - инструмент в клиньях, ход за инструментом; одиночка подъем - общее время; одиночка спуск - инструмент на крюке; одиночка спуск - инструмент в клиньях; одиночка спуск - инструмент в клиньях, ход за одиночкой; одиночка спуск - инструмент в клиньях, наворот одиночки; одиночка спуск - обще время; ОК подъем - инструмент на крюке; ОК подъем - инструмент в клиньях; ОК подъем - общее время; ОК спуск - инструмент на крюке; ОК спуск - инструмент в клиньях; ОК спуск - общее время; спуск трубы в приемный желоб; неполный подъем свечи; неполный спуск свечи; неполный подъем одиночки; неполный спуск одиночки; неполный спуск ОК; неполный подъем ОК; подъем бурильной/обсадной трубы на длину данной трубы без извлечения; отворот СВП от бурильной колонны; отворот СВП от свечи; подъем свечи с циркуляцией и без вращения; подъем на длину одиночки с циркуляцией и без вращения; спуск с циркуляцией и без вращения на длину свечи; спуск с циркуляцией и без вращения на длину одиночки; наращивание - посадка в клинья; наращивание - инструмент в клиньях; наращивание - инструмент на крюке; наращивание - спуск в шурф; наращивание - спуск одиночки; наращивание - ход в шурф, наворот ведущей трубы; наращивание - общее время; начало опрессовки; окончание опрессовки; Дельта давления (макс/мин); проработка на длину свечи; проработка на длину одиночки; обратная проработка на длину свечи; обратная проработка на длину одиночки; отрыв от забоя/ориентирование; расхаживание инструмента без циркуляции; старт промывка (выход на режим); стоп промывка (выход на режим); промывка с вращением и без движения; насос 1 старт (выход на режим); насос 2 старт (выход на режим); насос 3 старт (выход на режим); насос 4 старт (выход на режим); бустерный насос старт (выход на режим); насос 1 стоп; насос 2 стоп; насос 3 стоп; насос 4 стоп; бустерный насос стоп; пустой крюк, ход верх на длину свечи; пустой крюк, ход вниз на длину свечи; пустой крюк, без движения; инструмент неподвижен на крюке; метр до забоя; допуск до забоя; установка нижнего конца свечи на подсвечник; подвод подъемного элеватора под следующую обсадную трубу; выход на режим; наворот обсадной трубы; СВП старт вращения; СВП стоп вращение; ротор старт вращение; ротор стоп вращение; ожидание выхода сигнала с телесистемы; возрастание веса на крюке до полного веса бурильной колонны; Разгрузка инструмента на забой; общее время без движения, сутки; общее время без движения, рейс; количество операций, сутки; количество операций, рейс; время циркуляции, сутки; время циркуляции, рейс; проходка, сутки; проходка, рейс; проходка на долото.; оборотов долота за сутки; оборотов долота за рейс; Инструмент в клиньях за сутки; инструмент в клиньях за рейс; число ХН за сутки; число ХН за рейс; скорость инструмента при движении вниз (обсаженный ствол); скорость инструмента при движении вниз (открытый ствол); скорость инструмента при движении вниз (средняя); скорость инструмента при движении вверх (обсаженный ствол); скорость инструмента при движении вверх (открытый ствол); скорость инструмента при движении вверх (средняя); Время подъема КНБК до башмака; время подъема маркера инструмента до башмака; время подъема маркера инструмента до глубины; начало пополнения рабочих емкостей; окончание пополнения рабочих емкостей; время цикла устье-забой-устье; разборка КНБК без ТС; сборка КНБК без ТС; ремонт (причина/план (норма)/факт); ГИС кабель; ОЗЦ; цементаж (прямая заливка); цементаж (обратная заливка); цементаж (ПЗР); монтаж ПВО; демонтаж ПВО; Аварийные работы; от бурения до бурения; долото в скважине (время рейса); Время спуска первой трубы; Время спуска первых десяти труб; Количество перезапуска насосов при бурении одной свечи (определяется по началу операции бурения и до изменения номера свечи); сборка КНБК с ТС; продолжительность тестирования телесистемы на устье; Вход в интервал обсаженного ствола; Выход из интервала обсаженного ствола; ПЗР к сборке КНБК; ПЗР к ПТК (перетяжке талевого каната); ПЗР к спуску; ПЗР к промывке; ПЗР к проработке; ПЗР к подъему; ВМР; Разбуривание Ц.М.; скорость разбуривания ц.м.; Инструмент в интервале длины свечи от забоя.

При осуществлении способа, в процессе строительства скважины используется сервер верификации, при помощи которого осуществляется проверка базы данных значений параметров. С применением датчиков и средств сбора и обработки информации собираются сведения, которые преобразуются в цифровой вид либо самими датчиками, содержащими аналогово-цифровые преобразователями, либо при помощи концентраторов, включающих в себя аналогово-цифровые преобразователи. Собранные сведения записываются в базу данных с метками по времени (временная БД) и глубине (глубинная БД), затем они по каналам связи передаются на сервер верификации и далее на сервер хранения данных.

Для собираемых сведений могут быть указаны параметры достоверности, а также могут быть отмечены сведения, которые будут использоваться при дальнейшей работе системы. Например, могут быть отмечены сведения, для которых заранее подтверждается абсолютная достоверность, сведения, актуальность которых сохраняется до окончания верификации связанных данных, а также сведения, подлежащие верификации, дальнейшему сбору и хранению.

В соответствии с планом работ по обустройству скважины формируются блоки данных, для каждого из которых задаются параметры, подлежащие измерению, а также технологические параметры, значения которых подлежат верификации. Также могут быть заданы параметры, соответствующие этапам начала и завершения работ, группы параметров, соответствующие переходным этапам.

Кроме этого, задаются зависимости между значениями технологических параметров, и состоянием реализации этапа строительства скважины с учетом заданных взаимных зависимостей значений, в том числе, разделенных во времени.

С использованием сервера верификации формируется или инициализируется база данных верифицированных значений технологических параметров, которая пополняется в процессе работы системы. В качестве начальных параметров, наполняющих базу данных, могут использоваться заведомо достоверные параметры, а также параметры, верифицированные в ручном режиме.

После запуска работ по обустройству, в процессе проведения работ получают информацию об актуальных этапах строительства скважины и состоянии реализации этапа, получают значения технологических параметров и метки времени, соответствующие полученным значениям. Проверяют соответствие между не верифицированными полученными значениями технологических параметров и верифицированными значениями технологических параметров заданным взаимным зависимостям значений, в том числе, разделенными во времени;

верифицируют значения не верифицированных параметров, соответствующие зависимостям, с занесением верифицированных значений в базу данных;

проверяют соответствие актуального этапа строительства скважины значениям верифицированных и не верифицированных параметров;

при соответствии, верифицируют актуальный этап строительства скважины и значения параметров, которые ему соответствуют и формируют уведомление о соответствии значений параметров данных актуальному этапу строительства скважины; а при несоответствии:

определяют вероятный этап строительства скважины, который может соответствовать верифицированным и не верифицированным значениям параметров;

при полном соответствии значений параметров вероятному этапу строительства скважины, формируют уведомление о несоответствии заявленного этапа актуальному этапу с указанием вероятного этапа,

при несоответствии значений параметров любому из возможных этапов строительства скважины, формируют уведомление о недостоверности полученной информации.

На заключительном этапе при помощи данного способа выполняется задача верификации путем выполнения проверки подтверждения. Для этой цели этап включает в себя сравнение предварительно заданных скважинных данных со значениями параметров оборудования. Соответствие между фактическими значениями данных оборудования и заданными скважинными данными могут подтвердить или верифицировать точность модели. Несоответствие, с другой стороны, может означать, что фактические передаваемые со скважины данные по тем или иным причинам некорректны.

Таким образом, этап верификации может включать в себя сравнение значений данных оборудования с заложенными эталонными данными и диапазонами данных и вычисление или расчет отношения между этими двумя значениями. Если это отношение лежит выше заданного порогового значения, то верификация считается пройденной, при этом отношение ниже заданного порогового значения может привести к тому, что данные считаются некорректными и неприменимыми для использования.

Таким образом, способ сконфигурирован с возможностью обеспечения эффективной верификации путем сравнения заранее заложенных нормативных значений параметров (и диапазонов значений), полученных на основе уже известных данных по ранее пробуренным скважинам, с текущими показаниями оборудования, получаемыми в реальном времени. Данные, характеризующие состояние инструмента, могут использоваться на одном из этапов реализации способа, с преобразованием указанных данных в характеристики скважины. Например, для верификации глубины проходки и характеристики горных пород могут использоваться скорость проходки, глубина погружения долота.

Нефтяное/газовое месторождение может включать в себя несколько платформ, каждая из которых содержит одну или несколько скважин. Если модель измеренных данных уже существуют для одной или более скважин, проходящих от той же самой платформы или в том же самом нефтяном месторождении, то характеристики скважины, определенные в построенной скважине, для которой построена модель, могут быть использованы для моделирования новой скважины в пределах того же нефтяного месторождения. Характеристики скважины, которые могут быть сходными с характеристиками новой скважины, включают в себя, например, профиль температуры. Экстраполяция данных модели от одной скважины на другую также может быть выполнена в случаях, когда две скважины в пределах того же самого (или соседнего) нефтяного месторождения были смоделированы в разные времена. Если одна скважина была смоделирована за два года до второй скважины, то разница между этими двумя моделями может быть использована для прогнозирования будущего поведения скважины в нефтяном месторождении, например, для прогнозирования возможности прорыва воды. Историческое моделирование может, таким образом, использоваться, для определения, увеличивается ли или уменьшается прорыв воды, или возможен ли прорыв воды в будущем, например, путем анализа изменения температуры. В дополнение к этому, такая информация может также обеспечивать важные рекомендации относительно того, какие материалы и инструменты будут необходимы для обустройства скважины в ближайшее время.

Таким образом, способ может в некоторых вариантах осуществления включать в себя дополнительный этап, на котором полученные ранее на той же или на другой скважине данные используются для экстраполяции данных, при их временном отсутствии, либо доля определения пределов изменения значений параметров. Таким образом, при осуществлении способа может быть сделан вывод, о том, что для некоторых фаз строительства скважины и производимых операций, комбинации данных с очевидностью неверны и не отражают фактическую конструкцию скважины, а также процессы. В этих случаях ошибочные данные могут быть заменены результатами экстраполяции. В другом варианте, может быть сформировано уведомление о том, что полученные значения соответствуют иному чем указано этапу строительства скважины.

Если имеется заметное несоответствие между предполагаемыми данными и полученными данными, верификация может быть осуществлена с возможностью инициализировать обновление полученных данных для данных, которые считаются адекватными. Например, в теории при бурении вертикальной скважины нагрузка на долото должна возникать только в момент соприкосновения долота с поверхностью забоя, но в реальности из-за недовыноса бурового шлама часто возникает ситуация, когда нагрузка формируется заранее, когда долото находится чуть выше. Это, в целом, не является критическим нарушением технологии бурения и может быть учтено в настройках ПО подрядчика, а также в заложенных эталонах на уровне сервера верификации. Другим примером может являться остаточное давление на манифольде при остановке насосов. В некоторых обстоятельствах может оказаться предпочтительным внести незначительные изменения в алгоритмы проверки, например, чтобы уменьшить нежелательные флуктуации или колебания из-за погрешности прибора и положения измерительных блоков, а также изменяющихся условий строительства скважины.

Кроме того, на основании верификационной проверки может быть дополнительно сформирован сигнал для индикации:

- возможности продолжения рабочей задачи;

- прекращения рабочей задачи;

- обновления параметров рабочей задачи; и/или

- активации/деактивации функций измерения.

Таким образом, на основе модели скважины и данных инструмента, можно управлять работой инструмента, и, при необходимости, изменять или модифицировать рабочую задачу.

Блок верификации может быть дополнительно выполнен с возможностью подавать сигналы тревоги пользователю или другому участнику системы, например, буровому мастеру.

Как показано на фиг. 3, для объединения функций элементов вычислительной системы может использоваться шина 300 данных, которая может соединять различные компоненты, например, в режиме разделения времени доступа к шине.

Устройство 305 обработки, такое, как вычислительное устройство, процессор или их комбинация, предназначено для вычислений и обработки данных, формируемых в процессе реализации способа.

Память 310, может быть выполнена в виде отдельных элементов или комбинации постоянных запоминающих устройств (ROM), оперативных запоминающих устройств или других носителей информации. Память 310 может включать в себя одну или несколько программных инструкций, которые при выполнении устройством 305 обработки, заставляют устройство 305 обработки осуществлять преобразование данных и управление блоками системы в соответствии с этапами предложенного способа. Программные инструкции могут быть сохранены на материальном машиночитаемом носителе 350, таком как компакт-диск, цифровой диск, флэш-память, карта памяти, USB-накопитель, оптический дисковый носитель, такой как диск Blu-Ray и/или другой энергонезависимый носитель данных, к которым процессор 305 имеет прямой или опосредованный доступ. Запоминающее устройство 350 может быть носителем данных, отдельным от памяти 310, может содержать один или несколько репозиториев данных для хранения данных. Запоминающее устройство 350 может быть любым физическим носителем данных, включая, помимо прочего, жесткий диск (HDD), память, съемное запоминающее устройство и / или подобное. Хотя запоминающее устройство 350 изображено как локальное устройство, следует понимать, что запоминающее устройство 350 может быть удаленным запоминающим устройством, таким как, например, удаленный сервер, база данных и прочее.

В некоторых вариантах осуществления программные инструкции, содержащиеся в памяти 310, могут быть использованы для настройки работы блоков системы для выполнения одной или нескольких задач. Например, память может содержать набор операционных инструкций, набор инструкций пользовательского интерфейса (UI), набор инструкций моделирования/мониторинга рабочего процесса, набор инструкций анализа достоверности данных и/или производительности работы оборудования.

Кроме того, различные описанные здесь процессы могут быть выполнены с помощью комбинации модулей и не ограничиваются одним конкретным модулем.

Операционные инструкции могут включать в себя операционную систему и/или другое программное обеспечение для управления компонентами вычислительного устройства.

Инструкции (логика) пользовательского интерфейса может включать в себя один или несколько управляемых программными кодами модулей для предоставления пользовательского интерфейса пользователю, включая, помимо прочего, пользовательский интерфейс бурового мастера, пользовательский интерфейс технолога, административный пользовательский интерфейс, пользовательский интерфейс аналитика, или тому подобное.

Показанный на фиг. 3 необязательный блок 320 обмена информацией с пользователем позволяет осуществлять отображение информации, полученной с использованием шины 300 с применением дисплея 325 вычислительного устройства в аудио, визуальном, графическом или буквенно-цифровом формате.

Кроме того, блок 320 может также содержать один или несколько блоков 330 ввода информации, которые позволяют передавать данные от пользователя через устройства ввода, такие как клавиатура, мышь, джойстик, сенсорный экран, пульт дистанционного управления, указывающее устройство, устройство ввода видео, устройство ввода звука, устройство тактильной обратной связи и / или подобное.

Блок 320 может использоваться для взаимодействия с вычислительным устройством или любым его компонентом.

Системный интерфейс 335 обычно может предоставлять вычислительному устройству возможность взаимодействовать с одним или несколькими компонентами компьютерной сети, показанными на фиг. 2.

Связь с такими компонентами может происходить с использованием различных коммуникационных портов (не показаны).

Иллюстративный порт 350 связи может быть присоединен к сети связи, такой как Интернет, интрасеть, локальная сеть, прямое соединение и / или тому подобное.

Интерфейс 345 связи обычно может предоставлять вычислительному устройству возможность взаимодействовать с одним или несколькими внешними компонентами, подключенными к удаленным сетям, например, к внешним вычислительным устройствам, датчикам, концентраторам и аналогичным блокам и системам.

Иллюстративное аппаратное обеспечение вычислительного устройства обеспечивает визуальное отображение значений и состояния верификации различных параметров, формируемых при строительстве скважин и сохраняемых в базу данных, которые верифицируются заявленным способом.

Для реализации вариантов осуществления могут быть использованы компьютерные аппаратные средства и/или компьютерное программное обеспечение. Примеры аппаратных элементов включают в себя процессоры, микропроцессоры, интегральные схемы, специализированные интегральные схемы (ASIC), программируемые логические устройства (PLD), процессоры цифровых сигналов (DSP), программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) и т. д.

Изобретение относится к способам управления технологическими операциями строительства и эксплуатации добывающих скважин и может быть использовано для обеспечения автоматизированного контроля за строительством скважин и повышения качества принятия решений по оптимизации процесса строительства скважин. Предложен способ проверки достоверности значений технологических параметров, формируемых на основе измеренных, с помощью датчиков и средств сбора и обработки информации, параметров в процессе строительства скважины с использованием сервера верификации, управляющего базой данных значений параметров. Согласно заявленному способу при осуществлении автоматизированного контроля за технологическими параметрами при строительстве скважин, для значений технологических параметров, обязательным условием формирования которых является использование по заранее заданному алгоритму сведений, собираемых в режиме реального времени с привязкой ко времени, обеспечивают получение сервером верификации значений технологических параметров и меток времени, соответствующих значениям, по каналам связи. Задают технологические параметры, значения которых подлежат верификации, задают последовательность реализации этапов строительства скважины. Осуществляют проверку достоверности значений технологических параметров, полученных с первичных преобразователей, а также формируемых на основе измеренных, с помощью датчиков и средств сбора и обработки информации, параметров в процессе строительства скважины с использованием сервера верификации, управляющего базой данных значений параметров. Определяют зависимости между значениями технологических параметров и состоянием реализации этапа строительства скважины с учетом взаимных зависимостей значений, в том числе разделенных во времени. Проверяют соответствие между неверифицированными полученными значениями технологических параметров и верифицированными значениями технологических параметров согласно определенным взаимным зависимостям значений, в том числе разделенных во времени, и формируют уведомления о соответствии или несоответствии значений параметров данных текущему этапу строительства скважины. Технический результат - обеспечение повышения точности оптимальных технологических и физических параметров на всех этапах строительства скважин, что ведет к повышению промышленной безопасности и оптимизации всего цикла строительства скважин. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ проверки достоверности значений технологических параметров, формируемых на основе измеренных, с помощью датчиков и средств сбора и обработки информации, параметров в процессе строительства скважины с использованием сервера верификации, управляющего базой данных значений параметров, заключающийся в том, что:

измеренные параметры, а именно:

параметры плотности и объемного газосодержания бурового раствора на выходе из скважины,

- параметры объемного расхода бурового раствора на выходе из скважины,

- параметры положения талевого блока над столом ротора или параметры положения долота в скважине,

- параметры изменения давления в воздушной магистрали, управляющей приводом клиньев,

- параметры объемного расхода бурового раствора, нагнетаемого в скважину;

- параметры числа ходов в минуту для насоса,

- параметры нагрузки на долото,

- параметры объема раствора в емкостях бурового раствора,

- плотности и температуры бурового раствора на входе в скважину, преобразуют в цифровой код посредством датчиков, содержащих

аналогово-цифровые преобразователи, и/или посредством концентраторов, включающих аналогово-цифровые преобразователи;

для значений технологических параметров, обязательным условием формирования которых является использование, по заранее заданному алгоритму, сведений, собираемых в режиме реального времени с привязкой ко времени, обеспечивают получение сервером верификации значений технологических параметров и меток времени, соответствующих значениям, по каналам связи;

задают технологические параметры, значения которых подлежат верификации;

задают последовательность реализации этапов строительства скважины;

определяют зависимости между значениями технологических параметров и состоянием реализации этапа строительства скважины с учетом взаимных зависимостей значений, в том числе разделенных во времени;

с использованием сервера верификации:

формируют базу данных верифицированных значений технологических параметров;

получают информацию о текущем этапе строительства скважины и состоянии реализации этапа;

получают значения технологических параметров и метки времени, соответствующие полученным значениям;

проверяют соответствие между неверифицированными полученными значениями технологических параметров и верифицированными значениями технологических параметров согласно определенным взаимным зависимостям значений, в том числе разделенных во времени;

верифицируют значения неверифицированных параметров, соответствующие зависимостям, с занесением верифицированных значений в базу данных;

при верификации, при несоответствии значений параметров согласно заданным алгоритмам и взаимным зависимостям, формируют уведомление о недостоверности полученной информации;

проверяют соответствие информации о текущем этапе строительства скважины значениям верифицированных и неверифицированных параметров;

при соответствии верифицируют полученную информацию о текущем этапе строительства скважины и значения неверифицированных параметров, которые соответствуют текущему этапу и формируют уведомление о соответствии значений параметров данных текущему этапу строительства скважины; а

при несоответствии:

определяют этап строительства скважины, который соответствует верифицированным и неверифицированным значениям параметров;

при соответствии значений неверифицированных параметров и полном соответствии значений верифицированных параметров одному из этапов строительства скважины формируют уведомление о том, что указанный этап является реализуемым этапом строительства скважины и, продолжают строительство скважины, а

при несоответствии значений неверифицированных параметров любому из возможных этапов строительства скважины формируют уведомление о недостоверности неверифицированных параметров, не используют неверифицированные параметры и продолжают строительство скважины.

2. Способ по п. 1, заключающийся в том, что в качестве датчиков применяют датчики плотности и объемного газосодержания на выходе, датчики расхода на выходе, датчики глубины, датчики положения клиньев, датчики расхода на входе, датчики ходов насоса, датчики веса, датчики уровня, датчики плотности и температуры на входе.

3. Способ по п. 1, заключающийся в том, что задание текущего этапа строительства скважины осуществляется заранее с использованием календарного плана.

4. Способ по п. 1, заключающийся в том, что формируют несколько заданных алгоритмов и взаимных зависимостей параметров, где каждый из наборов соответствует одному из возможных этапов строительства скважины, и используют для верификации набор, соответствующий верифицированному этапу строительства скважины.