Совершенствование программных средств для расчетов потерь давления в циркуляционной системе скважины
Москва, 5 сен - ИА Neftegaz.RU. С развитием персональных вычислительных устройств полевые инженеры, ранее оперировавшие физически понятными номограммами и схемами, все больше доверяют данным из специальных компьютерных приложений, в которых алгоритмы расчета, как правило, скрыты. Тем самым, рядовые специалисты вынуждены страдать от так называемого «синдрома дорогостоящего оборудования», которое должно априори всегда работать правильно. В отношении программного обеспечения (ПО) по расчету давлений при промывке скважин ярким примером служит искаженная информация многих производителей программ о расчетах с использованием реологической модели Гершеля- Балкли по стандарту API RP 13D [1], хотя в самом стандарте подчеркивается отсутствие каких-либо аналитических решений в отношении потерь давления для этой реологической модели.Сложности с выбором алгоритма расчета потерь давления связаны с тем, что эта сфера не регламентирована отраслевыми нормативными документами, в отличие от, например, расчетов обсадных колонн на прочность. Несколько лет назад был «гармонизирован» стандарт на основные требования к ПО для проектирования строительства скважин [2], в котором, к примеру, указано требование «учета <…> теплообмена в трубах, теплопроводности земли, теплоемкости земли <…>», то есть тех данных, которые можно оценить при проектировании, но получить в ходе полевой работы — никогда. Но главное, что в указанном документе так и не дается ссылка на методику расчета. Общий критический обзор нормативных документов, регламентирующих расчеты при различных операциях строительства скважин, показал, что единственные общие указания можно найти лишь только в Правилах безопасности [3], в которых постулируется, что каждый технологический процесс должен иметь технологический регламент, разработанный проектной организацией и согласованный главным инженером эксплуатирующей организации. При этом любые используемые на объекте технические устройства и материалы (в том числе ПО) должны соответствовать технологическому регламенту и подвергаться контролю качества. Иными словами, Правила [3] возлагают обязанность поиска и утверждения (верификации) алгоритмов расчетов ПО на проектную организацию, и обязанность контроля качества (соответствия) ПО на организацию, эксплуатирующую опасный производственный объект.В практике свой деятельности авторы доклада еще не сталкивались с технологическими регламентами, указывающими на использование определенного ПО или алгоритма расчета потерь давления (и тем более не встречали данных о верификации ПО). Поэтому для собственного разрабатываемого ПО использовали алгоритмы из рецензируемых работ, многократно проверенных отраслевыми специалистами [1, 4-6, 10]. Для промывочных жидкостей с высоким содержанием дисперсной фазы (эмульсии, утяжеленные жидкости), описываемых реологической моделью Гершеля-Балкли, был предложен собственный способ расчета коэффициентов гидравлических сопротивлений, предусматривающий использование данных с кривой течения для конкретной скорости сдвига в рассматриваемом сечении ствола и проведение расчета по схеме модели Шведова-Бингама [7].Разработанная авторами программа DiPC Engineer [8] реализует алгоритм расчета, заключающийся в задании однозначной схемы расчета траектории скважины (с учетом реализации интерполяций по длине и вертикали), в делении скважины на однородные по диаметрам интервалы, в расчете скорости сдвига и температуры в каждом интервале, в расчете плотности и реологических параметров, в определении режима течения, в расчете параметров профиля скоростей потока (модели Шведова-Бингама, Оставльда и приближение к Гершеля-Балкли), в расчете потерь давления и суммировании потерь. Изложенные положения защищены свидетельством о регистрации ПЭВМ в ФИПС и приказом Минцифры РФ о включении программы в Реестр российских программ для ЭВМ.Подробное разбиение скважины на интервалы повышает точность, но неизбежно увеличивает продолжительность расчета, даже на современных процессорах. Область применения ПО не только проектирование, но и оперативное сопровождение строительства скважины, поэтому авторы работы постоянно совершенствуют расчетные схемы с целью оптимизации времени.