Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

ВЫБОР СПОСОБА ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТА МЕТОДАМИ ТЕОРИИ СТАТИСТИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ

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

-*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

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.

Оставить комментарий