Побудова математичної моделі орієнтованого керновідбірника

Abstract

UK: Мета. Для кардинального розв'язку проблеми якісного й ефективного буравлення горизонтальних, багатозабійних і багатостовбурних свердловин необхідно: досліджувати гідродинаміку шару нафтових і газових покладів різних типів; досліджувати напружений стан гірських порід, що розкриваються свердловинами й механізм формування стовбура буровими інструментами різних типів; розробити науково обґрунтовану систему оптимального керування траєкторією буравлення для різних геологічних умов і способів буравлення; розробити ефективну технологію буравлення, розкриття шарів і кріплення. Орієнтований добір керна дозволяє одержати інформацію про тріщинуватість і розташування порід, що підстилають, їхньої проникності і пористості. Метою даної роботи є розробка методики визначення кутів просторової орієнтації керна і його шарів у похило-спрямованих свердловинах, а також побудова математичної моделі орієнтованого керновідбірника. Методика. Інклінометр вимірює проекції векторів напруженості магнітного поля Землі й прискорення сили ваги на ортогональні вісі свердловинного снаряда за допомогою трьох ферозондів і акселерометрів для визначення магнітного азимута, зенітного й візирного кутів. Інклінометр дозволяє не тільки визначати просторове положення свердловини, але і положення різця, що наносить мітку на тілі керна. Це дає можливість при подальшому лабораторному дослідженні керна визначити просторове положення шарів і тріщин керна щодо векторів вільного падіння і напруженості магнітного поля Землі для відновлення просторової структури шарів породи, що оточує свердловину. Результати. Пропонується для визначення стану ґрунту під фундаментом будівельних споруджень використовувати орієнтований керновідбірник з автономним інклінометром. З використанням матриць направляючих косинусів отримані вираження для визначення просторового положення шарів керна. Наукова новизна. Новим у рішенні задачі визначення структури породи і підстильних шарів є включення до складу керновідбірника автономного інклінометра з електронною пам'яттю. Практична значимість. Використання сучасних засобів вимірювальної техніки дозволяє нам моделювати практично будь-які технічні процеси в електронному вигляді, тим самим заощаджуючи ресурси й час на реалізацію даних процесів. Здійснений розв'язок науково-технічного завдання – створення системи орієнтованого відбору керна в похило-спрямованих свердловинах, що має важливе народногосподарське значення в області підвищення ефективності видобутку нафти.

RU: Цель. Для кардинального решения проблемы качественного и эффективного бурения горизонтальных, многозабойных и многоствольных скважин необходимо: исследовать гидродинамику пласта нефтяных и газовых залежей различных типов; исследовать напряженное состояние горных пород, вскрываемых скважинами и механизм формирования ствола породоразрушающими инструментами различных типов; разработать научно обоснованную систему оптимального управления траекторией бурения для различных геологических условий и способов бурения; разработать эффективную технологию бурения, вскрытия пластов и крепления. Для анализа возможностей нефтеотдачи скважины необходимо знать углы падения пласта и направление углов наклона относительно неподвижной системы координат. Ориентированный отбор керна позволяет получить информацию о трещиноватости и расположении подстилающих пород, их проницаемости и пористости. Целью данной работы является разработка методики определения углов пространственной ориентации керна и его пластов в наклонно-направленных буровых скважинах, а также построение математической модели ориентированного керноотборника. Методика. Инклинометр измеряет проекции векторов напряженности магнитного поля Земли и ускорение силы тяжести на ортогональные оси бурового снаряда с помощью трех феррозондов и акселерометров для определения магнитного азимута, зенитного и визирного углов. Инклинометр позволяет не только определять пространственное положение буровой скважины, но и положение резца, который наносит метку на теле керна. Это дает возможность при дальнейшем лабораторном исследовании керна определить пространственное положение пластов и трещин керна относительно векторов свободного падения и напряженности магнитного поля Земли для восстановления пространственной структуры пластов породы, которая окружает буровую скважину. Результаты. Предлагается для определения состояния грунта под фундаментом строительных сооружений использовать ориентированный керноотборник с автономным инклинометром. С использованием матриц направляющих косинусов получены выражения для определения пространственного положения пластов керна. Научная новизна. Новым в решении задачи определения структуры породы и подстилающих пластов есть включение в состав керноотборника автономного инклинометра с электронной памятью. Практическая значимость. Использование современных средств измерительной техники позволяет нам моделировать практически любые технические процессы в электронном виде, тем самым, экономя ресурсы и время на реализацию данных процессов. Осуществлено решение научно-технической задачи – создание системы ориентированного отбора керна в наклонно-направленных буровых скважинах, которое имеет важное народнохозяйственное значение в области повышения эффективности добычи нефти.

EN: Purpose. For the cardinal decision of problem of the quality and effective boring drilling of horizontal, branch-hole and mining holes it is necessary: to investigate hydrodynamics of layer of petroleum and gas beds of different types; to inve stigate the tense state of the mountain breeds unsealed by mining holes and mechanism of forming of barrel the instruments of different types; to work out the scientifically reasonable system of optimal management the trajectory of the boring drilling for diffe rent geological terms and methods of the boring drilling; to work out effective technology of the boring drilling, dissection of layers and fastening. For the analysis of possibilities of mining hole it is necessary to know the angles of incidence of layer and dire ction of angles of slope of the relatively immobile system of coordinates. The oriented selection of core sampler allows to obtain information about location of laying breeds, their permeability and porosity. An aim hired is development of methodology of determi nation of corners of spatial orientation of core sampler and its layers in the obl-directed well sites mining holes, and also construction of mathematical model of oriented selection of core sampler. Methodology. An inclinometer measures the projections of vectors of tension magnetic-field of Earth and acceleration of gravity on the orthogonal axes of boring projectile by means of three ferroprobes and accelerometers for determination of magnetic azimuth zenithal and sight corners. An inclinometer allows no t only to determine spatial position of drill hole but also position of chisel that inflicts a mark on the body of core sampler. It gives an oppo rtunity at further laboratory research of core sampler to define spatial position of layers and cracks of core sampler in relation to the vectors of the free falling and tension of magnetic-field of Earth for renewal of spatial structure of layers of breed that surrounds a drill hole. Findings. It is suggested for determination of the state of soil under foundation of building to use oriented selection of core sampler with a stand-alone inclinometer. With the use of matrices of directing cosines got expression for determination of spatial position of layers of core sampler. Originality. New in the decision of task of determination of structure of breed and laying layers is including in the complement of selection of core sampler of stand -alone inclinometer with electronic memory. Practical value. The use of modern tools of measuring technique allows to design practically any technical processes us in an electronic kind, saving resources and time the same on realization of these processes. The decision of scientific and technical task is carried out is creation of the system of the oriented selection of s core sampler in the obl-directed well sites mining holes, that has an important pertaining to national economy value in area of increase of efficiency of booty of oil.