The article proposes a three-level expert system for managing horizontal well drilling. It includes a given design well trajectory (project), a control level with predictive feedback (forecast), and a control level for the current well trajectory (control). Control algorithms are based on continuous compensation for deviations of the actual well trajectory from the design trajectory. The proposed algorithms for correcting the design trajectory and control programs are based on the forecast of the trajectory of a drilling well, according to the principle of using predictive feedback.
Keywords: horizontal wells, projected profile, actual trajectory, control, well’s bottom location, predicted well path.
Основной задачей управления является попадание ствола горизонтальной скважины в центр продуктивного пласта. Объектом управления является горизонтальная скважина с двумя секциями увеличения зенитного угла.
Сущность разработанных управляющих воздействий и правил заключается в следующем [1]. Если отклонение фактической трассы от проектной траектории горизонтальной скважины произошло на втором интервале, то процесс управления сводится к процессу управления скважины с одним участком увеличения зенитного угла с целью попадания на середину продуктивного пласта при достижении проектного значения конечного зенитного угла.
Разработанные модели и структура экспертной системы управления позволили создать экспертную гибридную программу управления искривлением траекторией горизонтальных скважин в кусте.
Структура программного обеспечения представлена на рис. 1.
Обобщенная блок — схема усовершенствованного алгоритма выработки управляющих воздействий приведена на рис. 2.
Экспертная система является как самостоятельным программным продуктом, так и может быть включена в единую систему управления направленными скважинами в кусте. Разработанная экспертная система осуществляет оперативный контроль трассой ствола горизонтальной скважины, обработку технологической информации о процессе бурения и выдачу на ее основе рекомендаций по управлению проводкой горизонтальных скважин с морской глубоководной платформы в пределах данного конкретного месторождения.
Рис. 1. Структура программного обеспечения
Рис. 2. Схема алгоритма управления
Основными задачами, которые решает система, являются:
- Получение первичных фактических инклинометрических параметров в отдельных точках ствола скважины;
- Оперативное отображение первичной инклинометрической информации;
- Обработка полученных инклинограмм (сортировка данных и построение трассы ранее пробуренного участка скважины);
- Расчет трассы на прогнозируемом участке;
- Оценка положения забоя и направления бурения с точки зрения перспективы достижения скважиной середины продуктивного пласта.
Объектом управления является горизонтальная скважина с двумя секциями увеличения зенитного угла.
Программный комплекс состоит из трех подсистем (подсистемы проекта, подсистемы принятия решения (правил экспертной системы), подсистемы исполнения решения), блока контроля параметров траектории скважины и канала передачи фактических данных (рис.1).
Исходными данными для работы программного обеспечения являются геологические, проектные и фактические данные для каждой конкретной скважины.
Геологические данные в разработанных моделях и при работе программного обеспечения учитываются как неизменный фактор. По ним определяется конструкция горизонтальной скважины, в частности глубина спуска промежуточной обсадной колонны на интервале набора, глубина и отклонение конечной точки середины продуктивного пласта, угол залегания продуктивного пласта.
К проектным данным относятся координаты проектного профиля горизонтальной скважины. Для оперативного управления трассой бурящейся горизонтальной скважины и построения ее вертикальной и горизонтальной проекции необходимо ввести или рассчитать проектный профиль [2].
Для успешной проводки горизонтальных скважин в кусте и осуществления оперативного управления этим процессом необходимо ввести проектные данные по всем скважинам куста. Введенные данные автоматически используются системой для осуществления управления проводкой горизонтальной скважины в кусте.
Фактические данные представляют собой инклинометрические замеры из фактического ствола бурящейся горизонтальной скважины. Они могут поступать как в реальном режиме времени при использовании телеметрических систем, или вручную, при использовании обычных инклинометров. Подсистема проектирования либо оперативно рассчитывает проектный профиль горизонтальной скважины, либо получает готовые значения из базы данных.
Подсистема проекта передает проектные данные в подсистему принятия решений. Подсистема принятия решений выполняет функцию выработки управляющих воздействий с помощью фактических данных и правил экспертной системы.
Эти управляющие решения обеспечивают достижение цели управления траекторией скважины и позволяют осуществлять оперативный контроль и управление горизонтальной скважиной в процессе бурения. В подсистеме принятия решений происходит диалоговый обмен информацией с пользователем, выдача различных сообщений, которые помогают ему принимать обоснованные решения. Комплекс программ блока «Подсистема выполнения решений» выполняет следующие функции: по принятым решениям строится прогнозная трасса, полученные расчетные значения передаются в систему. Целью управления искривлением на интервале интенсивного увеличения зенитного угла является достижение зенитным углом заданного для этого интервала максимального значения при одновременном направлении вертикальной проекции скважины на центр продуктивного пласта. Управление ведется для одного рейса.
В процессе управления на интервале стабилизации зенитного угла — горизонтальном интервале — решается задача поддержания достигнутого значения зенитного угла при одновременном сохранении направления проекции скважины по центру продуктивного пласта. Управление ведется для одного рейса равного проходке на долото для этого интервала.
Система обрабатывает введенную информацию и выдает решения -рекомендуемые параметры управления при бурении; трассу прогнозируемого интервала; оценку близости с соседними стволами скважин куста.
Трасса последнего пробуренного интервала, записывается в базу данных и в дальнейшем используется для графического построения трассы скважины и отдельных ее проекций. На основе полученных расчетов и рекомендаций система рассчитывает трассу следующего прогнозируемого интервала бурения.
Применение на практике данных рекомендаций позволит успешно провести бурение в заданном направлении, попасть на заданный уровень в продуктивном пласте и успешно продолжить продвижение в нем.
Вывод
Данная система может быть использована при бурении новых горизонтальных скважин в кусте и при восстановлении скважин бурением боковых горизонтальных или условно — горизонтальных стволов.
Литература:
- МамедтагизадеА.М., Шмончева Е. Е., Самедов В. Н., Джаббарова Г. В. Усо-вершенствование математической модели для управления проводкой горизонтальной скважины// Научные труды НИПИ «Нефтегаз», Баку, 2011, № 4, с. 32–35.
- Мамедбеков О. К., Гулизаде П. М., Ширинов М. М., Шмончева Е. Е. «Проек-тирование профилей наклонных и горизонтальных скважин», Баку: 1999 «Нафта-пресс», Методическое указание, 42 с.
