ВВЕДЕНИЕ 1 страница. Распределение расходов воды по часам суток

Учебное пособие

ИНЖЕНЕРНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ ПАКЕТЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СУПЕРВАЙЗИНГА БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Распределение расходов воды по часам суток

Методические указания для курсового проектирования

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

Составители: Горбачева Мария Григорьевна

Северянин Виталий Степанович

Новосельцев Владимир Геннадьевич

Черников Игорь Анатольевич

по дисциплине "Инженерные сети и оборудование"

на тему "Отопление и вентиляция жилого здания"

для студентов специальностей 70 04 03, 70 02 01.

Ответственный за выпуск Горбачева М.Г.

Редактор Строкач Т.В.

Компьютерный набор и верстка

Подписано к печати 14.03.00 г. Формат 60 х84 1/16.

Усл. п.л.. Уч. изд. л.. Тираж 200 экз. Заказ

Отпечатано на ризографе Учреждения образования «Брестского государственного технического университета». 224017. Брест, ул. Московская, 267.

Часы	Район	Промпредприятие	Общий расход	%
От кварталов	Полив	Холодные цехи	Горячие цехи	Души	Произ-водство	Итого
%	м^3	ручн.	маш.	%	м^3	%	м^3
0-1	3,7				12,5	2,109	12,5	0,422	9,643		87,174	158,174	3,698
1-2	3,7				6,25	1,055	8,12	0,274			76,329	147,329	3,445
2-3	3,7				6,25	1,055	8,12	0,274			76,329	147,329	3,445
3-4	3,7				6,25	1,055	8,12	0,274			76,329	147,329	3,445
4-5	3,7				18,75	3,164	15,65	0,528			78,692	149,692	3,499
5-6	3,7				37,50	6,328	31,25	1,055			82,383	203,383	4,755
6-7	4,1				6,25	1,055	8,12	0,274			76,329	270,329	6,321
7-8	4,3				6,25	1,055	8,12	0,274			76,329	273,329	6,391
8-9	4,5				12,5	1,266	-	-	26,786	62,5	90,552	291,552	6,817
9-10	4,7				6,25	0,633	-	-		62,5	63,133	218,133	5,1
10-11	4,5				6,25	0,633	-	-		62,5	63,133	214,133	5,01
11-12	4,6				6,25	0,633	-	-		62,5	63,133	216,133	5,05
12-13	4,4				18,75	1,898	-	-		62,5	64,398	213,398	4,989
13-14	4,4				37,50	3,797	-	-		62,5	66,297	215,297	5,034
14-15	4,4				6,25	0,633	-	-		62,5	63,133	212,133	4,959
15-16	4,5				6,25	0,633	-	-		62,5	63,133	264,133	6,176
16-17	4,5				12,5	0,844	-	-	14,464	37,5	52,808	253,808	5,934
17-18	4,2				6,25	0,422	-	-		37,5	37,922	118,922	2,781
18-19	4,3				6,25	0,422	-	-		37,5	37,922	119,922	2,804
19-20	4,2				6,25	0,422	-	-		37,5	37,922	118,922	2,781
20-21	4,2				18,75	1,266	-	-		37,5	38,766	119,766	2,8
21-22	4,1				37,50	2,531	-	-		37,5	40,031	121,031	2,829
22-23	4,0				6,25	0,422	-	-		37,5	37,922	114,922	2,686
23-24	3,9				6,25	0,422	-	-		37,5	37,922	112,922	2,64
Итого:					-	33,75	-	3,375	50,893		1421,7

Оглавление

С

Введение........................................................................................................... 4

1. Инженерный пакет «Drilling Office»

1.1 Состав и предназначение пакета.................................................................... 5

1.2 Модуль Well Design........................................................................................ 6

1.3 Модуль DrillViz.............................................................................................. 9

1.4 Модуль DrillSAFE.......................................................................................... 10

1.5 Модуль Hydraulics.......................................................................................... 12

1.6 Модуль TDAS................................................................................................. 14

1.7 Приложение CemCADE................................................................................. 21

2. Инженерный пакет «WELLPLAN»

2.1 Состав и предназначение пакета.................................................................... 27

2.2 Модуль BHA Drillahead.................................................................................. 28

2.3 Модуль Torque/Drag...................................................................................... 30

2.4 Модуль Hydraulics.......................................................................................... 30

2.5 Модуль Surge.................................................................................................. 34

2.6 Модуль StuckPipe............................................................................................ 35

2.7 Модуль Critical Speed Analysis...................................................................... 36

2.8 Модуль Cementing-OptiCem............................................................................ 38

2.9 Модуль WellControl......................................................................................... 41

2.10 Средство управления данными Open Wells................................................... 43

Существующие тенденции развития программного обеспечения для бурения скважин связаны с разработкой и усовершенствованием программных комплексов, состоящих из отдельных, но интегрированных друг с другом модулей, реализующих стандартные для своей области расчеты. Это связано с тем, что качество проектирования и сопровождения бурения скважин напрямую связано с информационной поддержкой принятия решений, которая предполагает использование данных, принадлежащих разным областям науки. В этом смысле технология бурения принадлежит к междисциплинарной области, из-за чего соответствующие технологические решения требуют знания и геологического строения земной коры, и модели разработки месторождения, и свойств разбуриваемых пород, и характеристик большого количества оборудования, находящегося как в скважине, так и на поверхности. Большая часть этих данных определяется расчетом, поэтому для проектирования конкретной технологической операции в одном модуле требуются результаты расчетов десятка других, причем в их число зачастую входят модуля, работа с которыми не принадлежит к компетенции данного пользователя. Поэтому существующие на сегодня программные комплексы интегрируются на основе всеобъемлющей корпоративной базы данных, позволяющей специалистам различных отраслей совместно трудиться над одним проектом. Традиционно в работе по проектированию строительства скважины участвуют геологи, разработчики, буровики, экологи и экономисты, что заставляет увязывать между собой соответствующие расчетные блоки. При этом принятая на сегодня структура проектирования предусматривает следующую их последовательность: 1) формируется геоинформационная модель; 2) на основе изучения имеющегося опыта по экономическим критериям вырабатывается концепция будущей скважины, включающая основные проектные данные; 3) разрабатывается проект на скважину; 4) отслеживается текущая деятельность на скважине и при необходимости корректируется текущий план работ; 5) по окончании строительства анализируется вся информация по скважине и дается оценка качества примененных на ней технологий. В среднем, количество программных продуктов, задействованных на всех этапах этой цепочки, составляет порядка 10 штук, не включая специализированных блоков технологии бурения. Реализация технико-технологической части проекта требует применения еще около десятка модулей, вместе составляющих так называемый инженерный пакет. Работа с инженерным пакетом является уделом инженеров-буровиков, поэтому в настоящем пособии освещены возможности именно этой категории программного обеспечения. Однако не стоит забывать, что для эффективного использования этих пакетов на практике, необходимо уметь использовать весь комплекс программного обеспечения, рассмотрение которого выходит за рамки данного пособия. Тем не менее, необходимую информацию вы всегда можете получить на официальных сайтах соответствующих компаний.

В настоящем пособии рассмотрены инженерные пакеты Drilling Office (Schlumberger) и WELLPLAN (Landmark), являющиеся частями более масштабных программных комплексов SIS (Schlumberger Information Solutions) и Total Drilling Performance (Landmark). Указанные пакеты хорошо известны в России и имеют более чем 20-и летний успешный опыт использования по всему миру. На сегодняшний день возможности этих пакетов перекрывают весь диапазон технологических расчетов бурения скважин и стали, по-сути, отраслевым стандартом. Оба пакета рассмотрены помодульно с перечислением решаемых задач, особенностей расчета и получаемых результатов. До начала рассмотрения модулей для каждого пакета приводится их перечень. Заранее извиняемся за то, что некоторые программные продукты не вошли в данное пособие, так как появились относительно недавно.

Пособие будет полезно студентам вузов, обучающимся по специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин», работникам инженерных отделов буровых предприятий и служб супервайзинга бурения скважин.

1. Инженерный пакет «Drilling Office» (DO)

1.1 Состав и предназначение пакета

Пакет Drilling Office позволяет сформировать непротиворечивые варианты технико-технологической части проекта на будущую или уже строящуюся скважину в соответствии с концептуальным техническим обликом объекта проектирования, определенным при помощи программы Osprey Risk. Пакет включает в себя несколько специализированных модулей, интегрированных друг с другом посредством общей базы данных SIS GeoFrame. Применительно к структуре проектирования, принятой в отечественной практике бурения, пакет DO реализует следующие расчеты:

- оптимизацию траекторий стволов и положений устьев скважин;

- обоснование и расчет конструкции скважины;

- компоновку бурильной колонны и оценку ее прочности, а также обоснование типа и расчет параметров КНБК для различных интервалов бурения;

- разработку реолого-гидравлической программы бурения;

- разработку программы цементирования скважины.

С точки зрения авторов пакета, указанные задачи разбиты по следующим функциональным группам:

- базовые задачи планирования (Basic Planning), к которым причисляются сбор общей информации о скважине (модуль Data Browser), интерпретация результатов ГТИ (модуль Survey Editor), разработка КНБК (модуль BHA Editor);

- задачи, связанные с траекториями скважин (Well Placement), включая расчет профилей (модуль Well Design), анализ сближения стволов (модуль Close Approach), графическую визуализацию траекторий скважин и плана куста (модуль Drill Viz);

- задачи, относящиеся к технологии бурения (Drillability), включая оптимизацию промывки скважины (модуль Hydraulics) и режима работы бурильной колонны (модуль DrillSAFE);

- задачи расчета обсадных колонн и обоснования конструкции скважины (Well Construction), решение которых обеспечивает модуль TDAS;

- задачи цементирования скважин, решаемые программой CemCADE.

Все продукты глобальной системы проектирования и сопровождения строительства скважин SIS (Schlumberger Information Solutions), в том числе инженерный пакет DO, работают на основе данных, предоставляемых базой данных GeoFrame. В базе данных GeoFrame хранится информация о геологическом разрезе месторождения, свойствах горных пород и строении земной коры, модель разработки месторождения, результаты интерпретации ГИС, различные отчеты по бурению скважин, что позволяет осуществлять на ее основе интегрированную работу разных групп специалистов над одним проектом. Ввиду большого объема информации, работа с данными, хранящимися в GeoFrame, ведется посредством различных СУБД, наиболее крупной из которых является Finder – система управления данными добывающего предприятия. Системой меньшего масштаба, предназначенной для супервайзинга бурения, является Osprey Reports – средство захвата актуальных данных бурения и представления его ключевых показателей. Если имеется необходимость в детальном анализе скважинных данных во взаимосвязи с соседними или ранее пробуренными скважинами, используется система анализа качества бурения – DrillDB. Все приложения инженерного пакета DO работают с данными конкретной скважины, что обеспечивается структурой GeoFrame, содержащей такие разделы как месторождение, куст, скважина, забой, цель бурения. Создание и редактирование перечисленных разделов для использования в DO обеспечивается модулем Data Browser, являющимся частью этого инженерного пакета. Данный модуль позволяет выбирать систему координат, используемую для представления скважин конкретного месторождения, а также актуальный план забоя.

1.2 Модуль – Well Design

Назначение модуля – проектирование траекторий скважин и боковых стволов.

Траектории проектируются автоматически с использованием инструмента ATD (Automatic Trajectory Design), окно которого показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Задание контрольных точек траектории скважины

До начала расчетов с применением ATD должны быть заданы: 1)начальная точка построения траектории (Start Point); 2) длина участка стабилизации параметров кривизны (Kick-Off DeltaMD), начинающегося с начальной точки; 3) цели бурения (Control Points); 4) максимальная интенсивность искривления по зенитному углу (Default DLS). Целей бурения может быть задано несколько – траектория будет строиться так, чтобы проходить через все из них при минимальной искривленности ствола.

После выполнения расчетов, запускаемых кнопкой <Compute> (рис.1.1), полученная траектория отображается в главном окне модуля в табличном виде, как показано на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Таблица результатов расчета траектории скважины

Строки таблицы результатов расчета соответствуют контрольным точкам траектории, обозначения которых выводятся в столбце «Comment». Для каждой из контрольных точек рассчитываются следующие параметры: глубина по инструменту (MD), зенитный угол (INCL), азимут (Azim), глубина по вертикали (TVD), истинный отход от устья (VSEC), составляющая истинного отхода в направлении на север (NS), составляющая истинного отхода в направлении на восток (EW), допустимая интенсивность искривления по зенитному углу (DLS), угол относительного разворота по азимуту (TF), фактическая интенсивность искривления по зенитному углу (BR), фактическая интенсивность искривления по азимуту (TR), приращение ствольной глубины на участке (dMD). При этом все контрольные точки и действующие ограничения выделяются специальными маркерами, что облегчает анализ данных. Здесь же имеется возможность задания технических средств инклинометрических измерений, обозначения которых появляются в столбце «Survey Tool» таблицы параметров профиля.

Кроме того, результаты расчетов траектории скважины выводятся в виде стандартных графиков профиля и плана скважины, показанных на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Графики профиля и плана скважины, построенные модулем Well Design

Анализируя графики, легко оценить качество полученной траектории – попадание в цели, минимальность длины интервала работы отклонителем, минимальное искривление ствола в интервале установки насосного оборудования. Например, из графика плана скважины на рисунке 1.3 видно, что для прохождения скважины через обе цели, ствол скважины от первого до второго участка набора угла программа развернула по азимуту на север, сохранив плоскую траекторию на этом участке и обеспечив прямолинейность горизонтального участка. При этом интервал работы отклонителем минимален, а набор угла и разворот запланированы при выходе из под башмака эксплуатационной колонны, когда эффективность искривления максимальна. Данный метод проектирования траектории скважины называется «Minimum curvature» – метод минимальной кривизны. В качестве основных критериев оптимизации траектории модуль позволяет задавать и другие параметры, например, длину ствола.

При необходимости можно использовать предоставляемые модулем возможности проектирования стандартных траекторий, перечень которых включает плоские и пространственные J- и S - образные профиля.

Наиболее информативным является окно профиля, показаноe на рисунке 1.4, в котором наглядно представляется схематизация скважины в виде обозначения имеющихся в ней контрольных точек. Обозначения контрольных точек на профиле совпадают с их обозначениями, используемыми в таблице результатов расчета траектории скважины (рис.1.2). Большая часть контрольных точек обусловлена конструкцией скважины и создается автоматически при пересчете вертикальных глубин башмаков обсадных колонн на ствол. Естественно, что для этого задача обоснования конструкции скважины должна быть предварительно решена. Аналогично создаются контрольные точки, связанные с другими характеристиками скважины, например, реперным пластом, интервалом установки насосного оборудования или интервалами осложнений.

Рисунок 1.4 – Графическое окно с результатами построения профиля скважины

Для удобства пользователя модуль включает полезные утилиты калькулятор магнитного склонения, модели ошибок инклинометров, включая Models-Wolff & de Wardt и ISCWSA. Результаты перепроектирования траектории, посредством общей базы данных, автоматически отражаются в других модулях комплекса.

1.2 Модуль – DrillViz

Данный модуль используется как средство пространственной визуализации различных данных по скважинам. Особенно эффективно этот модуль применяется при проектировании многозабойных скважин и кустовом бурении. Модуль способен визуализировать границы пластов, дневную поверхность, объемную картину строения земной коры, траектории скважин вместе с маркерами, цели бурения. Имеется также возможность выводить данные каротажей вдоль траекторий скважин в виде объемной картинки. Можно строить объемный коридор допусков (cones of uncertainty) как на основе моделей ошибок инклинометров для уже пробуренных скважин, так и на основе возможных отклонений траектории от расчетных значений для планируемых скважин.

Вывод данных осуществляется в объеме, а также по сторонам куба, представляющего собой участок земной коры (рис.1.5).

Рисунок 1.5 – Визуализация траекторий скважин, реперного пласта и целей бурения

Куб может представляться в различных перспективах при настраиваемой точке обзора. К уже задействованной при построении куба информации могут в реальном времени добавляться данные, передаваемые со скважин в формате WITS, в том числе изображения и результаты каротажей с LWD систем. Внутри куба можно определять и редактировать параметры контрольных точек траекторий скважин. Имеется средство, позволяющее вычислять расстояние между двумя произвольными точками соседних скважин. При необходимости можно задействовать специальное средство отображения скважинных данных – летящая камера («flying camera»), представляющее эти данные в процессе движения камеры по стволу скважины. После получения куба в требуемом виде его изображение можно сохранить в формате программы OI-Viewer, которая является свободно-распространяемой, и таким образом, предоставляет собой средство просмотра результатов визуализации для тех пользователей, у которых нет такого специфичного продукта как DrillViz. Общая база данных буровых приложений позволяет без труда импортировать в модуль актуальные данные.

1.3 Модуль DrillSAFE

Предназначение модуля – моделирование работы КНБК, оценка прочности и проходимости по стволу скважины бурильных и обсадных колонн. Соответствующий перечень конкретных технологических задач включает:

- расчет усилий на крюке и крутящих моментов на роторе (Torque&Drag);

- расчет поведения КНБК (BHA Tendency);

- расчет отклоняющего усилия на долоте (Bit Side Forces);

- расчет фактических коэффицентов трения в стволе скважины (FF Calibration);

- оценка намагничивания КНБК (Sag&BHA Mag);

- анализ динамической устойчивости (вибраций) КНБК (BHA Vibration)

Каждой расчетной задаче соответствует своя вкладка в главном окне модуля (рис.1.6). Расчет возможен только после задания исходных данных, включающих компоновку низа бурильной колонны (ВНА:), геометрию ствола скважины (Well Geom:) и план скважины (Survey:). Ввод этих данных осуществляется импортом из других приложений. Например, КНБК импортируется из модуля BHA Editor, а схема скважины из модуля Well Design.

Рисунок 1.6 – Главное окно модуля DrillSAFE

Основной задачей является расчет веса на крюке и крутящих моментов на роторе, которые выводятся в виде графиков, как показано на рис.1.6-1.7. Графики строятся для двух расчетных схем. Первая схема соответствует бурению, для нее строится график «Hook Load and Surface Torque», показанный на рис.1.6. Вторая соответствует СПО, выводимые для нее графики, называются «Tripping Loads Analysis», они показаны на рис.1.7. Общими для обеих расчетных схем являются коэффициенты трения, действующие на различных участках скважины, которые вводятся при выборе опции {Friction Factor Zoning}. Коэффициенты трения могут, как вводиться пользователем, так и рассчитываться на основе фактических значений веса на крюке и момента на роторе, регистрируемых в процессе работы на скважине. Сразу отметим, что используется две разновидности коэффициентов трения – коэффициент трения скольжения и коэффициент трения вращения (Rotation component). Для второй расчетной схемы задается набор значений коэффициентов трения, для которых будет выполняться расчет.

Рисунок 1.7 – Результаты расчетов модуля для СПО

Для первой расчетной схемы дополнительно задаются параметры режима бурения нагрузка на долото (DWOB) и момент на долоте (DTOR). Также указывается вес крюкоблока (Block Weight).

Расчет запускается кнопкой <RUN>, а отчетность выводится при помощи кнопки <Report>. Обе они расположены в главном окне модуля.

Графики усилий на крюке (Hook Load) и момента на роторе (Surface Torque) выводятся в зависимости от ствольной глубины (Measured Depth), соответствующей местоположению нижнего конца колонны. Таким образом, можно отслеживать изменение данных параметров в процессе углубления скважины или СПО, что в случае наклонно-направленных скважин в ряде случаев оказывается весьма полезным. Например, в случае скважины, результаты расчета которой показаны на рис.1.7, усилие на крюке при спуске колонны достигает своего максимуму не при наибольшей глубине 14000 ft, а примерно в середине скважины при 7000 ft. В других случаях, когда в субгоризонтальную скважину с большим отходом спускается обсадная колонна, графики Tripping Loads Analysis позволяют определить условия (коэффициенты трения), при которых возможен спуск последней на заданную глубину.

Для расчетов модуль использует трехмерную модель колонны в скважине, учитывающую жесткость труб. Это означает, что в условиях осевого сжатия данная модель способна моделировать потерю продольной устойчивости труб – баклинг. Модуль в состоянии рассчитывать как пространственную деформацию труб в виде спирали, так и плоский синусоидальный баклинг. Расчеты ведутся методом конечных элементов с учетом пространственной траектории и формы ствола скважины.

Работа в единой базе данных с другими буровыми приложениями позволяет автоматически обновлять результаты расчета при изменении входных данных (геометрии ствола, компоновки инструмента или траектории).

1.4 Модуль – «Гидравлика» (Hydraulics)

Предназначение модуля – проектирование и анализ реолого-гидравлической программы промывки скважины. Основными результатами расчетов данного модуля являются:

- потери давления по элементам и, в общем, по циркуляционной системе, которые выводятся в виде распределения давления и потерь давления по глубине скважины, как показано на рисунке 1.8;

- распределение эквивалентной циркуляционной плотности бурового раствора по глубине скважины, показанное на рисунке 1.9;

Дата добавления: 2015-06-28