ҰҢҒЫМАЛАРДЫ БҰРҒЫЛАУ ЖӘНЕ ИГЕРУ ПРОЦЕСТЕРІН АВТОМАТТАНДЫРУ

AUTOMATION OF DRILLING AND WELL COMPLETION PROCESSES

Konratbai Nurbek Erlanuly

Student, Baishev University, Republic of Kazakhstan, Aktobe

Safiev Anuarbek Askarovich

Student, Baishev University, Republic of Kazakhstan, Aktobe

Berkesheva Assel Salimzhanovna

Scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Baishev University, Republic of Kazakhstan, Aktobe

Аңдатпа. Мақалада мұнай және газ ұңғымаларын бұрғылау мен игеру процестерін автоматтандырудың заманауи әдістері қарастырылған. Телеметриялық жүйелерді, цифрлық модельдеуді, интеллектуалды басқару алгоритмдерін және роботтандырылған жабдықтарды енгізудің негізгі бағыттары талданады. Автоматтандырудың өндірістік тиімділікке, қауіпсіздікке және экономикалық көрсеткіштерге әсері көрсетілген.

Abstract.  The article discusses modern methods of automation of the processes of drilling and development of oil and gas wells. The main directions of implementation of telemetry systems, digital modeling, intelligent control algorithms and robotic equipment are analyzed. The influence of automation on production efficiency, safety and economic indicators is shown.

Кілт сөздер: бұрғылауды автоматтандыру, интеллектуалды ұңғыма, телеметрия, цифрлық кен орны, технологиялық процестерді басқару.

Keywords:  drilling automation, intelligent well, telemetry, digital field, technological process management.

Мұнай-газ саласы – жоғары технологияларды кеңінен қолдануды талап ететін стратегиялық маңызды сала. Қазіргі уақытта кен орындарының геологиялық жағдайлары күрделеніп, қиын өндірілетін қорлардың үлесі артуда. Бұл жағдай ұңғымаларды бұрғылау және игеру технологияларын жетілдіруді, соның ішінде автоматтандыру мен цифрландыруды талап етеді.

Дәстүрлі бұрғылау кезінде негізгі шешімдерді оператор қабылдайды, бұл адами факторға тәуелділікті күшейтіп, апаттық жағдайлардың туындау қаупін арттырады. Сондықтан процестерді автоматты басқаруға көшу – өндіріс тиімділігін арттырудың басты жолы болып табылады. Мақаланың мақсаты – ұңғымаларды бұрғылау және игеру процестерін автоматтандырудың қазіргі жағдайын талдау және оның артықшылықтарын негіздеу. Бұрғылау процестерін автоматтандырудың негізгі бағыттары. Автоматтандыру келесі міндеттерді шешуге бағытталған:

• технологиялық параметрлерді үздіксіз жинау;
• деректерді жедел өңдеу;
• бұрғылау режимдерін автоматты реттеу;
• жабдық күйін диагностикалау;
• апаттарды алдын ала болжау.

Телеметриялық бақылау жүйелері. MWD/LWD телеметриялық кешендері ұңғыма түбінен нақты уақыт режимінде мынадай деректерді береді:

• түптік қысым және температура;
• қашаудағы жүктеме;
• айналу моменті;
• бұрғылау ерітіндісінің параметрлері;
• қабаттың геофизикалық сипаттамалары.

Бұл деректер бұрғылау траекториясын дәл басқаруға және өнімді қабатты сапалы ашуға мүмкіндік береді. Режимдерді автоматты басқару. Заманауи қондырғыларда келесі жүйелер қолданылады:

• қашауға түсетін жүктемені автоматты ұстап тұру;
• айналу жиілігін реттеу;
• ерітінді шығынын басқару;
• діріл мен соққыларды бақылау.

Нәтижесінде механикалық жылдамдық 15–25 %-ға өсіп, құралдың тозуы азаяды.

Роботтандыру. Спуск-көтеру операцияларын роботтандыру: автоматты кілттер; манипуляторлар;  құбырларды беру жүйелері арқылы іске асады. Бұл персонал қауіпсіздігін арттырып, операция уақытын қысқартады.

Ұңғымаларды игеру процестерін автоматтандыру. Ұңғыманы игеру – бұрғыланып аяқталған ұңғыманы өнім беруге дайындау, қабат флюидінің тұрақты ағынын алу және жобалық режимге шығару шараларының кешені. Бұл кезеңде көптеген технологиялық операциялар орындалады, сондықтан оларды автоматтандыру қауіпсіздік пен тиімділікті арттырудың негізгі құралы болып табылады. Игеру кезеңінде автоматтандыру мына бағыттарды қамтиды:

• қабаттан келетін ағынды бақылау;
• қысымды реттеу;
• сорғы жабдықтарын қашықтан басқару;
• зерттеу жұмыстарын онлайн жүргізу.

Интеллектуалды аяқтау жүйелері. Интеллектуалды аяқтау жүйелері (Smart / Intelligent Well Completion) – ұңғыманың өнімді қабаттарын қашықтан және автоматты түрде басқаруға, параметрлерін үздіксіз өлшеуге әрі ағынды оңтайландыруға мүмкіндік беретін жоғары технологиялық жабдықтар мен бағдарламалық кешендердің жиынтығы. Бұл жүйелер ұңғыманы пайдаланудың барлық кезеңінде оның жұмысын «ақылды» режимде бақылап, басқаруға арналған.   «Интеллектуалды ұңғыма» тұжырымдамасы бойынша: басқарылатын клапандар; қысым және температура датчиктері; шығын өлшегіштер орнатылады.

Сүрет 1. Ұңғыманың интеллектуалды аяқталуының үзіндісі

Суретте ұңғыманың интеллектуалды аяқталуының орналасу фрагменті көрсетілген  -төменгі жабдықтың бөлігі, оның ішінде: басқарылатын ұңғыма ішіндегі клапан / фитинг,  пакер жүйесінің элементі,  басқару және телеметрия желілері. Бұл қабат интервалдарын таңдап қосуға, сулануды болдырмауға мүмкіндік береді.

Асқынуларды ерте анықтау. Бағдарламалық кешендер келесі қауіптерді болжайды: прихват; ерітінді жұтылуы;  газ-мұнай-су көріністері;  жабдық ақаулары.  Машиналық оқыту әдістері апатты бірнеше сағат бұрын анықтай алады.

Цифрлық технологиялар және жасанды интеллект.  Цифрлық егіз құрамына:  геомеханикалық модель;  гидродинамикалық модель;  жабдық жұмысының моделі кіреді.  Нақты және есептік деректерді салыстыру режимдерді оңтайландыруға мүмкіндік береді. Жасанды интеллект қолдану -  ЖИ алгоритмдері:  қашауды таңдау;  жылдамдықты болжау; телеметриядағы аномалияны тану; көлденең ұңғыманы жүргізу үшін қолданылады.

Экономикалық тиімділік.   Ұңғымаларды бұрғылау және игеру процестерін  автоматтандыру нәтижелері:  бұрғылау уақытының қысқаруы;  материал шығынының азаюы; апаттардың төмендеуі;  қабатты сапалы ашу; персонал қауіпсіздігінің артуы.   Көптеген компанияларда шығын 10–15 % төмендеген.

Ұңғымаларды бұрғылау және игеру процестерін  даму келешегі. Негізгі қиындықтар: жабдық құнының жоғары болуы,  деректер стандарттарының жеткіліксіздігі,  кадр тапшылығы,  киберқауіпсіздік.   Болашақта:  толық автономды бұрғылау,  отандық телеметрия, нейрожелілік басқару жүйелері дамиды.

Ұңғымаларды бұрғылау және игеру процестерін автоматтандыру – мұнай-газ саласының тұрақты дамуының басты шарты. Телеметрия, цифрлық модельдеу және жасанды интеллект өндіріс тиімділігін арттырып, қауіпсіздікті қамтамасыз етеді. Алдағы уақытта автономды басқарылатын «ақылды кен орындарына» көшу күтіледі.