Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Применяемые в настоящее время способы предупреждения и ликвидации прихватов недостаточно эффективны, так как они не всегда соответствуют конкретной ситуации в скважине. Подтверждением этого могут служить данные о ликвидации прихватов в некоторых скважинах объединения Краснодар­нефтегаз (табл. 30), по которым наглядно прослеживается ди­намика принятия решений об использовании того или иного способа.

Таблица 30 Методы ликвидации прихватов № скважины Площадь Причина прихвата Способы ликвидации (действия) Затраты вре­мени на лик­видацию аварии, ч 3 Кужорская Под действием Ар °1+а1 38 25 Мирная Балка Заклинивание Й2+а4 790 3 Чамлыкская Заклинивание до­лота a2_bGl4-a2“ba3 1113 5 Лабинская То же а1+а2+а3~1-а4 5012 7 Кавказская Желобообразование Gl+ai+a2 91 14 Кавказская То же а1—а1-~аг+°i+1а1+ +а2+С3 1138 32 Южно-Советская Под действием Ар а1+а1+а1+аз 5360 3 Лабинская То же а1+а2+а1+а2+а1 + +аг+а4 а2+а1+а2+а1+а2+ +а3+а1 676- 30 Мирная Балка Заклинивание 246 3 Суздальская То же а2 38 2 Восточно — Кубан­ская Желобообразование °1+а2+аЗ 210 21 Митрофановская Сальникообразова- ние *3 111 20 Мирная Балка Под действием Ар аХ+а1+а1+а4 378 21 Митрофановская Заклинивание а1+а1+а1+а2 628

Как видно, стратегия исполнителя базируется на совокуп­ности накопленного опыта по ликвидации прихватов и селек­тивном подборе наиболее эффективного способа для конкрет­ного случая из числа известных последовательным их приме­нением в данной ситуации. Такой метод малоэффективен и приводит к значительным потерям времени и материальных ресурсов.

Решения в сложной ситуации, обеспечивающие минимиза­цию потерь, особенно в условиях неопределенности обстановки: в скважине, наиболее целесообразно принимать на базе мето­дов теории статистических решений [53] по приведенному ни­же принципу.

Неопределенность ситуации или состояние. природы при: ликвидации прихватов, как известно, обусловливаются разно­образием геолого-технических условий и характером взаимо­действия колонны труб с породой (действие перепадов давле­ния, заклинивание, обвалы, желобообразования и др.). Со­гласно существующим представлениям о причинах прихватов,, можно установить прихваты трех основных категорий (по тер­минологии теории статистических решений — состояний при­роды) :

01 — прихват под действием перепада давления; 02 — за­клинивание (в том числе при спуско-подъемных операциях,, вращении, в желобных выработках); 03 — прихваты вследствие сужения поперечного сечения ствола скважины (при обвали­вании пород, сальникообразовании, оседании утяжелителя, шлама, течении высокопластичных пород и т. д.).

К наиболее распространенным способам ликвидации при­хватов в промысловой практике можно отнести использование ванн, механических и гидромеханических импульсных воздей­ствий, взрывов, обуривание, извлечение колонны труб по час­тям. Эффективность каждого из этих способов во многом оп­ределяется состоянием природы. Например, использование — ванн наиболее результативно при ликвидации прихватов, вы­званных действием перепада давления, а устройства ударного — действия (ясов) — при заклиниваниях.

Способы ликвидации прихватов могут быть условно раз­делены на четыре группы (по терминологии теории статисти­ческих решений — действия): ai — установка ванн; —меха­ническое, гидромеханическое и другие виды импульсных воз­действий; а3 — обуривание труб; а — установка мостов и за — буривание нового ствола.

Для наглядности выбор способа ликвидации прихвата при­нятыми методами показан на конкретном примере (рис. 32).

Данные

Глубина скважины L, м………………………………………………………….. 4000

Расстояние от устья до верхней границы прихвата /, м. . 3500 Длина колонны ниже верхней границы прихвата lv м . . . . 1000

О’///////////////////////////,		V ‘ У/,	УУУУУУУУУУУУУУУУУУУу
	S
Й2 "		— л— —
		ш
У? у77УууУ/У/УУ/	У////////////Л		■^У/ У////// // ////////,
	— Lj	hp	1г -*Г—	и ►

Рис. 32. Схема ситуации прихвата колонны труб

Длина желобообразной выработки в глинистых отложениях

TOC o "1-5" h z /ж, м………………………………………………………………………………….. 40

Мощность проницаемого горизонта ствола в зоне прихвата

/пр. м…………………………………………………………………………………. 20

Мощность глинистых пород в зоне прихвата /г, м…………………….. 60

Наиболее показательным и естественным выражением убытков от аварии являются затраты в рублях. Учитывая, од­нако, сложность расчета в денежном выражении, в качестве критерия оценки можно использовать время, затраченное на ликвидацию прихвата в часах с начала появления аварии до момента достижения глубины забоя перед ее возникновением.

Потери времени Т на ликвидацию прихвата можно рассчи­тывать по справочнику норм времени. В данном примере они представлены в табл. 31. Если считать, что выбор действия аг- соответствует состоянию природы 0* и приводит к освобожде­нию прихваченной колонны труб, то затраты времени следует определять по нормативному справочнику (данные, располо-

Таблица 31 Потери времени Т в* ai 12 2 а3 а* 01 75 170 115 250 е2 130 55 180 300 03 410 335 ‘ 280 400

Таблица 32 Сожаления R 0i 4l аз at 0i 0 95 40 175 02 75 0 125 245 0з 130 55 0 120

женные по диагонали в первых трех столбцах и во всем чет­вертом табл. 31). Остальные данные табл. 31 рассчитывали из предположения последовательного применения способов ликви­дации прихватов в зависимости от конкретной обстановки. Так, результат на пересечении первого столбца и третьей строки; получили следующим образом;

Т (av 03) = Т (aL, 0^ + Т (а2, 02) + Т (а3, 0,) = 410,

аналогично

Т (а2, 0Х) = Т (а2, 02) + Т (ад, 0Х) = 170.

В табл. 32 представлены сожаления по поводу несоответст­вия выбранного способа состоянию природы.

Можно предположить, что состоянию природы 01 наилуч­шим образом соответствует действие а и состоянию 02 — дей­ствие а2 (минимальные потери в строке табл. 32) и т. д. По­этому сожаления от этих действий будут нулевым. Остальные результаты в табл. 32 получают вычитанием из соответствую­щей потери в табл. 31 минимального значения потерь в стро­ке, например

R (Я3> Gi) = т (а3, 0Х) — Т (av 0Х) = 40.

Возникновение того или иного состояния природы в кон­кретном случае неопределенно, поэтому можно говорить толь­ко о вероятности такого состояния природы P(Qi), которук> можно определить на основе статистических данных. Один из распространенных методов решения задач при неопределенно­сти ситуации заключается в использовании байесовых страте­гий, т. е. таких стратегий, которые минимизируют сожалении R при известной вероятности о состоянии природы. Так, для объединения Краснодарнефтегаз вероятности состояний при­роды, на основании статистических данных, равны P(0i)=O,3; Р(02)=О,4 и i5 (08) =0,3.

Таблица 33 Вероятности событий 0, Характер работы в скважине Состояние циркуляции Состояние ствола скважины Ut z, •Z2 ■Z, z< -z* -z. Z, z, 1 2 3 4 5 в 7 8 9 ь 0 0 0 1,0 1,0 0 0,8 0,2 02 0,3 0,58 0,08 0,04 0,8 0,2 0,7 0,3 ез 0,16 0,22 0,40 0,22 0,1 0,9 0,4 0,6

При наличии этих данных нетрудно рассчитать байесовы сожаления B(a, i).

Согласно таблице потерь,

В К) = Р (0,) R (ъ, 00 + P [%)R (аи 02) + Р (03) R (alt 03) =

= 0,3-0 + 0,4-75 + 0,3-130 = 69;

В (а2) = Р (00 R (а2, 00 + Р (02) R К 02) + Р (03) R (а2, 03) = = 0,3-95 + 0,4-0 + 0,3-55 = 45.

Аналогично

В (а3) = 62; В (а4) = 186.

Таблица 34 Вероятности, сожаления и байесовы действия Показатели -Z, -Z* г. Z. •Z z. -Z, Z8 Z-, z, 2, -Z, 2, W (0,) 0 0 0 0 0 0 0 0 W (62) 0,97 0,91 0,48 0,20 0,99 0,94 0,61 0,30 W (Оз) 0,03 0,09 0,52 0,80 0,01 0,06 0,39 0,70 R К) 77 80 103 119 75 79 97 113 R (а2) 5 5 29 44 6 3 21 38,5 R (аз) 121 114 60 25 124 118 76 37,5 R (а4) 244 234 180 145 243 237 197 157 В аг я2 а2 а2 аз ц2 1 <*з

Таким образом, можно утверждать, что минимизирующие затраты, согласно статистическим данным о характере прихва­та по объединению в целом, действие — использование меха­нических и гидромеханических воздействий, так как

В {cQ < В (Од) < В (ах) < В (а4).

Однако это действие выбрано без учета сведений о конкрет­ном событии возникшего прихвата, использование которого по­зволит уточнить способ ликвидации данной аварии в зависи­мости от объема полученной информации при ее возникнове­нии.

Согласно статистическим данным по объединению Красно­дарнефтегаз, вероятности возникновения тех или иных событий природы в зависимости от предшествовавших прихвату опера­ций (спуск Zi, подъем Z2, вращение колонны Z3, остановка Z4, наличия Z5 или отсутствия Z6 циркуляции после возникнове­ния прихвата, состояния ствола: устойчивое — Z7 и неустой­чивое — Zg представлены в табл. 33.

В табл. 33 выделены три группы независимых условий возникновений конкретных состояний природы. В первую груп­пу включены события Zi—Z4, каждому из которых могла пред­шествовать потеря или наличие циркуляции после прихвата колонны труб (вторая группа), возникшего в зоне с устойчи­выми или неустойчивыми породами (третья группа). Поэтому сумма вероятностей по строке для любой группы независимо­го события равна единице.

					24
	Z	5	z		Z	5	z	g
			Z,	Zg	Z-,	Zg	2,	z,
	0	0	0	0	0,95	0,88	0	0
	0,79	0,47	0,09	0,02	0,04	0,05	0,07	0,03
	0,21	0,53	0,91	0,98	0,01	0,07	0,93	0,97
	86	104	127	129	4	13	124	128
	12	29	50	54	91	88	48	53
	99	59	11	3	43	41	15	5
	219	179	131	123	177	174	135	125
	0-2	а2	аз	Дз	ai	fli	<h	a3

При наличии данных о конкретной геолого-технической си­туации при аварии можно рассчитать вероятность наступления сложных событий №(0i); W(Q2)’, Щ0з)-

Например, прихват произошел при спуске колонны труб Z£ с потерей циркуляции Z6 в интервале устойчивых пород Z7. При наличии этих вероятностей можно рассчитать сожаления от использованных действий R(cii); R(a2); R(a3); R(ai), из ко­торых затем выбирается минимальное — байесово действие В.

Результаты расчетов для рассматриваемого случая приве­дены в табл. 34, в которой сожаления в конкретной ситуации (по столбцам) в зависимости от принятого действия рассчита­ны следующим образом:

Я(а,) = у]/?(а„ 0,)Г(0/). (106)

У=1

Аналогично, если прихвату предшествовала остановка колон­ны при наличии циркуляции Z5 в зоне неустойчивых пород Z8, получаем

R К) = R (aL, 0j) W (0Х) + R К, 02) W (02) + R (аи 03) W (03) =

= 0-0,74 + 75-0,04+ 130-0,22 = 32. •

Байесово действие В в конкретной ситуации определяют по сожалениям, минимальное из которых указывает на рацио­нальность этого действия. Так, в первой из приведенных выше ситуаций байесовым будет действие а2, так как

R (а.,) < R (аг) < R (а3) < R(aJ, а во второй ситуации — а., так как R (+) < R (а3) < R (а2) < R (а4).

Таким образом, для выбора способа ликвидации прихвата необходимо составить матрицы потерь (по аналогии с рас­смотренным примером) и таблицы сожалений, а затем рассчи­тать байесовы действия, минимизирующие сожаления при из­вестных вероятностях наступления сложных событий, т. е. ус­ловиях возникновения прихватов.

Преимущество данного метода — простота алгоритма, по­зволяющая успешно применять вычислительную технику при наличии статистического материала различного объема о гео­лого-технической обстановке при возникновении прихватов.

[1] Зак. 76

[2] Исследования сил сопротивления проведены с участием Э. В. Бабаяна.

Комментарии запрещены.