The synthesis of the hardware and software system structure for remote monitoring and control of the wellbore trajectory while drilling by rotary steerable system (Russian)

Kychkin, A. V. (Perm National Research Polytechnic University, RF, Perm) | Volodin, V. D. (Perm National Research Polytechnic University, RF, Perm) | Sharonov, A. A. (Perm National Research Polytechnic University, RF, Perm) | Belonogov, A. V. (Perm National Research Polytechnic University, RF, Perm) | Krivoshchekov, S. N. (Perm National Research Polytechnic University, RF, Perm) | Turbakov, M. S. (Perm National Research Polytechnic University, RF, Perm) | Shcherbakov, A. A. (Perm National Research Polytechnic University, RF, Perm)

OnePetro 

The pdf file of this paper is in Russian.

 

The efficiency of the hydrocarbon deposits development is determined by recovery factor of oil or gas and the amount of material costs for the development of mineral resources and their exploitation - profitability of the project. Today, science and technology allows to develop economically feasible deposits with hard to recover reserves by applying methods of stimulation to the well, one of the most popular is the construction of wells with horizontal profiles. Drilling of directional and horizontal wells require the use of special drilling equipment - rotary-steerable systems (RSS) to control the trajectory of the wellbore in real time. Today the market offers a large number of equipment for directional drilling the main is a foreign proceeding. Work with such systems need to attract highly qualified personnel, and often foreign experts. In this regard, the development of a remote monitoring and control system of the trajectory of the wellbore hardware and software while drilling wells using RSS is an actual scientific and practical task. The paper presents the set-theoretic model of the synthesis of the structure of remote monitoring and control system of the trajectory of the wellbore hardware and software while drilling wells using the rotary steerable systems. Approach to systematize the creation of software and hardware systems structure for monitoring and control provides qualitative information and algorithmic environment that meets all the requirements of modern standards. On the basis of the proposed model the structure of the complex is designed, which includes a set of submersible units, executive and implementing measurement and control system, communication system, scheduling system. The structure of hardware and software has a modular principle of organization, it involves building up features, including the introduction of additional telemetry parameters, has the mainstream and alternative information channels, advanced power system components, including redundant power supplies.

 

Эффективность разработки месторождений углеводородов определяется коэффициентом извлечения нефти или газа и количеством материальных затрат на освоение недр и их эксплуатацию – рентабельностью проекта. В настоящее время развитие науки и техники позволяет экономически обоснованно разрабатывать залежи с трудноизвлекаемыми запасами за счет применения методов интенсификации притока к скважине, одним из самых распространенных является строительство скважин с горизонтальными профилями. Проводка наклонно направленных и горизонтальных скважин требует применения специального бурового оборудования – роторных управляемых систем (РУС), позволяющих контролировать траекторию ствола скважины в режиме реального времени. На рынке представлен широкий ассортимент оборудования для направленного бурения, в основном зарубежного производства. Для работы с такими системами требуется привлечение высококвалифицированного персонала и часто зарубежных специалистов. В связи с этим разработка программно-аппаратного комплекса удаленного мониторинга и управления траекторией ствола скважины при бурении скважин с использованием РУС является актуальной научно-практической задачей. Предложена теоретико-множественная модель синтеза структуры программно-аппаратного комплекса удаленного мониторинга и управления траекторией ствола скважины при бурении скважин с применением РУС. Такой подход к систематизации создания структур программно-аппаратных комплексов мониторинга и управления позволяет получить качественную информационно-алгоритмическую среду, отвечающую всем требованиям современных стандартов. На основе предложенной модели разработана структура комплекса, включающего набор погружных блоков, реализующих исполнительную и измерительно-управляющую системы, систему передачи информации, систему диспетчеризации. Разработанная структура программно-аппаратного комплекса обладает модульным принципом организации, подразумевает наращивание функциональных возможностей, в том числе введение дополнительных параметров телеметрии, имеет основный и альтернативный каналы передачи информации, развитую систему энергоснабжения компонентов, включая резервные источники питания.