Разработка программного обеспечения для персонального компьютера по автоматизации проектирования гидродинамики цементирования обсадных колонн нефтяных скважин - Дипломная работа

Важным условием повышения качества работ по проектированию нефтяных скважин является наличие компьютерной динамической модели, которая позволяет проводить многовариантные расчеты для выбора оптимального способа строительства скважин и моделирования процессов, происходящих при этом строительстве, еще на стадии проектирования. Для обеспечения этого условия необходимо наличие программного средства, позволяющего не только автоматизировать трудоемкие инженерные работы, но и получать адекватные модели по результатам проектных расчетов, отражающие реальные процессы. Важность качественной проектной проработки цементирования обусловлена тем, что цементирование - заключительный этап строительства скважины, неудачи при его выполнении могут свести к минимуму ожидаемый эффект, стать причиной неправильной оценки перспективности разведываемых площадей, появления «новых» залежей нефти и, особенно, газа в коллекторах, перетоков флюидов, грифонообразования, газопроявлений и т.п. Процесс цементирования скважин - операция необратимая, ремонт и восстановление их связаны со значительными затратами материальных, людских ресурсов и времени [1]. Существующий на данный момент набор наиболее известных и распространенных программных средств автоматизации проектирования нефтяных скважин в основном специализируются на одном из многочисленных этапов такого проектирования и ограничиваются в предоставляемом пользователю функциональном наборе: производят проектный расчет, генерируют чертежи, не имея при этом функций построения моделей, как самой скважины, так и процессов, происходящих при ее строительстве, что не дает возможности пользователю наглядно оценить результаты своей работы.После завершения первого этапа бурения в скважину опускают обсадную трубу, называемую кондуктором, ее центрируют и фиксируют, выполняя технологическую операцию цементирование. Сущность цементирования скважины заключается в закачке тампонажного раствора (раствора, полученного после затворения тампонажного цемента водой или иной жидкостью и обработанного химическими реагентами) в затрубное пространство скважины для того, чтобы при помощи затвердевшего цементного камня создать прочную перемычку, разобщающую вскрытые нефтяные пласты от водяных. Возможны два варианта подачи тампонажного раствора в затрубное пространство: - раствор, закачанный внутрь цементируемой обсадной колонны, проходит по ней до башмака (основания) и затем поступает в затрубное пространство, распространяясь снизу вверх (цементирование по прямой схеме); Процесс цементирования скважин осуществляется комплексом специального оборудования, которое обеспечивает доставку необходимых материалов на буровую, механизированное приготовление тампонажного раствора и нагнетание этого раствора и других жидкостей в затрубное пространство скважины. Произведя анализ и сравнение описанных системы, можно сделать вывод, что в своем функциональном наборе эти программные комплексы ограничиваются проведением проектного расчета и построения чертежей, не имея функций построения модели скважины, процессов, происходящих при ее строительстве, что не дает возможности пользователю наглядно оценить результаты своей работы, за исключением программного комплекса Drillbench, однако, он ориентирован на автоматизацию другой стадии строительства скважин, нежели той, которая предусмотрена темой дипломной работы.Первым этапом в создании компьютерной системы автоматизации проектирования гидродинамики цементирования нефтяных скважин является разработка ее функциональной модели, которая включает следующие основные компоненты: - расчет параметров скважины; Блок расчета параметров цементирования включает в себя расчет параметров скважины, включая определение коэффициента аномальности, расчет параметров буферной жидкости, бурового, тампонажного и продавочного растворов. Применяемые методики расчета излагаются в одной и той же последовательности и предусматрива.т определение [1]: - потребного количества цементного раствора, цемента и воды для приготовления раствора; В результате становится возможным определение момента времени, в который любой из видов жидкости и цемента будет находиться на определенной высоте в затрубном пространстве, а также высоту, на которую поднимаются цементный раствор и жидкости в момент закачки (прямая и обратная задачи). Воспользовавшись этими формулами можно произвести расчет профиля скважины и определить траекторию движения жидкостей. следующие значения: 1) Объем Vц.р. цементного раствора, подлежащего закачке в скважину по формуле: , (2.3) где k’ - коэффициент, учитывающий увеличение объема скважины за счет образования каверн, трещин и пр.Для удобства проведения расчетов пользователю необходимо предоставить встроенные в систему справочники условно постоянной информации, содержащие полный набор данных по наиболее распространенным и часто применяемым цементно-смесительным машинам и цементировочным агрегатам, обсадным колоннам, оборудованию устья скважин, материалам и химическим реагентам для тампонажных растворов, буф