Процесс бурения. Информационная основа и комплекс параметров ГТИ. Повышение геологической информативности методов исследования скважин по промывочной жидкости

(/); моделями факторов, ограничивающих процесс бурения — конструкции скважины (2.1), типа долота и забойного двига­теля (2.2), компоновки низа бурильной колонны (КНБК) при наклонно-направленном бурении (2.3), зависящими от огра­ничений, накладываемых на режим бурения; моделями гор­ной породы— фильтрационно-емкостных свойств (3.1), ха­рактера насыщения (3.2), прочностных свойств в забойных условиях (3.3), физико-химических свойств (3.4), определяе­мыми физико-механическими и физико-химическими свой­ствами горной породы.

На выходе обобщенной модели процесса бурения появляются параметры процесса (4), являющиеся следствием реализации про­цесса и изменения свойств горных пород (мгновенная скорость КМГ|1, дифференциальный расход Д(?, амплитуда А и частота виб­раций/верха бурильной колонны), изменения свойств ПЖ про­тив модели заданных свойств ПЖ (плотности — Ар, кинематиче­ской вязкости ДУ, газосодержания — Д/^, рН— ДрЯ, окислитель­но-восстановительного потенциала — ДеЯ, ионного состава — ДеЛГ и т.п.), а также приращение момента на роторе — ДЛ/р, мощно­сти привода насосов — АТУ,, и т. д.

С некоторой задержкой, обусловленной временем отбора и анализа, на выходе обобщенной модели бурения появляется ин­формация о свойствах горных пород, определенных по шламу (керну) в зависимости от вида бурения (3).

Итоговой информацией (б) являются модели технологических показателей (6.1), экономических показателей (6.2) и показате­лей качества построенной скважины (6.3), определяемые основ­ными (скорость проходки — Ум, проходка на долото Яп, время бурения— Гд, стоимость метра проходки — С„), дополнительны­ми (время СПО — Гспо, время ремонта — 7^,,,, износ долота — И, соответствие параметров кривизны заданным — а, |3, Д/,) и ито­говыми (коммерческая скорость бурения Щ технико-экономи­ческими показателями.

Ограничения, не зависящие от режима бурения (2), сказыва­ются как на режимно-технологических параметрах и свойствах ПЖ (2—1), так и на выходных технике-экономических показа­телях процесса (2—6).

Параметры процесса (4) и результаты определения свойств горных пород по каменному материалу (5) являются элементами модели горной породы (3.1—3.4), поэтому они находят свое от­ражение как в параметрах свойств процесса (3.1—4.1, 3.2—4.2, 3.3—4.3, 3.4—4.4), так и в результатах непосредственного опре-

деления свойств пород (3.1—5.1, 3.2—5.2, 3.3—5.3, 3.4—5.4}.

Это дает возможность реализовать обратные связи (4—3) и (5—3) с моделями физико-механических свойств горных пород, а через их соответствие действительным влиять на выбор ре-жимно-технологических параметров и свойств ПЖ (связи 3—4, 4—1), а также на конечный результат — качество и полноту гео­логической информации (связи 3—5, 5—6).

Определенным образом на параметры процесса и информа­тивность по каменному материалу влияют и ограничения, не за­висящие от режима бурения (связи 2—4, 2—5).

Параметры процесса (4), такие как УШ1„ Д(?, Др, ^, находятся в зависимости от режимно-технологических параметров (связи 1—4), так же как полнота получения информации по каменному материа­лу зависит от технико-экономических показателей (повышение ско­рости бурения и скорости подъема грунгоноски приводят к умень­шению выноса керна, несоблюдение режима промывки перед подъ­емом инструмента — к потере шлама и т. п. — связи 6—5).

Таким образом, предложенная информационная структура модели процесса бурения (см. рис. 1.1) показывает всю слож­ность и взаимообусловленность обобщенной модели процесса бурения, но в то же время открывает реальные пути учета ме­шающих факторов как для получения информации о свойствах горных пород, так и для управления процессом разрушения гор­ных пород на основе информации об их свойствах.

Многомерность обобщенной модели процесса бурения, являю­щейся сочетанием технологического процесса, свойств горных по­род и целого ряда ограничений, вносимых в процесс, будет более подробно рассмотрена в следующих разделах. Сейчас же рассмотрим наиболее простые модели процесса бурения.

Механическая скорость бурения характеризует темп продви­жения забоя скважины при разрушении горных пород. Различа­ют мгновенную механическую скорость

у     -Л

мгн         ^  ,

а также среднее значение механической скорости, определяемое на некоторый интервал времени, например за одно долбление,

V   =^

ф Т-      >

3. ИНФОРМАЦИОННАЯ ОСНОВА И КОМПЛЕКС ПАРАМЕТРОВ ГТИ

3.1. Информационная основа ГТИ

Как следует из информационной модели процесса бурения, информационной основой ГТИ является сам процесс углубле­ния скважины, изучаемой с помощью наборов (комплексов) первичных преобразователей (датчиков), связанных с источ­никами информации, непрерывно циркулирующей в элемен­тах буровой установки при реализации процесса строительст­ва скважины.

В этой связи важное значение приобретает вопрос о местах установки первичных преобразователей информации, т.е. о точ­ках съема информации.