Цифровые технологии в бурении скважин

11 September 2020

Цифровые технологии в бурении скважин

В статье рассматриваются перспективы применения информационных технологий для автоматизации технологических операций при бурении скважин.

Автоматическая система управления технологическим процессом в бурении найдёт применение в различных направлениях:

1) бурение скважин автоматическими буровыми установками,

2) бурение скважин в космосе,

3) бурение донными буровыми установками на дне морей и океанов.

GEOFPRO
GEOFPRO

Современные технологии в машиностроении позволяют создавать буровые установки с возможностью автоматизации многих операций, таких как, подача бурового инструмента к рабочему органу буровой установки, автоматические системы для свинчивания, развинчивания бурильных труб. Современные буровые установки позволяют осуществлять плавное изменение скорости вращения бурильного вала, подачи инструмента, плавное изменение подачи бурового раствора. В последнее время повсеместно внедряются системы удалённого мониторинга за технологическими процессами при бурении глубоких скважин на нефть и газ.

Автоматизация затрагивает не только установки глубокого бурения на нефть и газ, но и станки колонкового бурения, самоходные установки для бурения гидрогеологических скважин.

Project GEOFPRO moon
Project GEOFPRO moon

Лишним будет говорить о технологическом прорыве в информационных технологиях.

На рынке существует множество компьютерных программ для прикладных расчётов в бурении скважин, разрабатываются цифровые двойники технологических процессов (например двойник винтового забойного двигателя), создаётся искусственный интеллект и системы машинного обучения.

Искусственный интеллект позволит оптимизировать технологический процесс бурения скважины, избежать многих аварий и геологических осложнений. При бурении скважины в режиме реального времени искусственный интеллект даст прогнозную аналитику, оценит отклонение фактических параметров от цифровой модели скважины.

Компьютерная программа должна выполнять не только механическое управление рабочими органами буровой установки, но и реагировать на изменение геологической информации, моделировать устойчивость стенок открытого ствола скважины, рассчитывать оптимальные технологические параметры, производить тысячи различных расчётов по фактическим параметрам скважины (гидравлика скважины, прочностные расчёты бурильных труб, расчёт оптимальной нагрузки на долото и т.д.), решать технологические задачи. Например, снизить скорость подачи бурового инструмента, при переходе из твёрдых пород скважины в мягкие, не допустить провалов инструмента, или начать расхаживать инструмент, при превышении фактического давления в подводящей магистрали над расчётным давлением в цифровой модели скважины.

Автоматическая буровая установка
Автоматическая буровая установка

На ряду с развитием концепции автоматической буровой установки необходимо создание современного программного обеспечения способного управлять технологическим процессом бурения скважины. Программное обеспечение должно вобрать в себя расчётные алгоритмы, научный и практический опыт в области бурения скважин.