Исследование фактической информации по креплению скважин с применением машинного обучения и нейронных сетей

В отечественной и мировой практике, несмотря на применяемые и разрабатываемые меры по повышению качества крепления скважин, существует проблема возникновения негерметичности конструкции почти в 50 % законченных скважин. Исследование фактических данных с использованием классических методов статистического анализа (регрессионный и дисперсионные анализы) не позволяет моделировать процесс с достаточной точностью, что требует разработки нового подхода к изучению процесса крепления. Предлагается применение методов машинного обучения и нейросетевого моделирования для выявления наиболее значимых параметров и их синергетического воздействия на целевые переменные, влияющие на качество крепления скважин. Определены формулы, необходимые для перевода численных значений результатов акустической и гамма-гамма цементометрии в категориальные переменные для повышения качества вероятностных моделей. Сформирована база данных, состоящая из 93 параметров по 934 скважинам месторождений, расположенных в Западной Сибири. Проведен анализ результатов крепления эксплуатационных колонн горизонтальных скважин четырех стратиграфических сводов, установлены наиболее весомые переменные и закономерности их влияния на целевые показатели. На основании полученных результатов вычислительного эксперимента были сформулированы предложения, позволяющие повысить качество крепления скважин путем корректировки наиболее важных параметров.

1. Горбачева, О. А. Разработка и внедрение методов контроля и исследований скважин с межколонными давлениями на Астраханском ГКМ : специальность 25.00.17 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», 05.26.03 «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Горбачева Ольга Анатольевна ; ГУП Институт проблем транспорта энергоресурсов. – Уфа, 2012. – 26 с. – Место защиты : Институт проблем транспорта энергоресурсов. – Текст : непосредственный.

2. К вопросу оценки качества крепления скважин / Д. Л. Бакиров, В. А. Бурдыга, М. М. Фаттахов, Г. Н. Грицай. – DOI 10.30713/0207-2351-2019-9(609)-10-13. – Текст : непосредственный // Нефтепромысловое дело. – 2019. – № 9 (609). – С. 10–13.

3. Эффективность внедрения технологии строительства многозабойных скважин с горизонтальным окончанием на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» / Д. Л. Бакиров, М. М. Фаттахов, Л. С. Бондаренко [и др.]. – Текст : непосредственный // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2014. – № 10. – С. 42–45.

4. Геомеханическое моделирование для решения задач строительства скважин на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» (на примере Ватьеганского месторождения) / Д. В. Малютин, Д. Л. Бакиров, Э. В. Бабушкин, Д. С. Святухов. – Текст : непосредственный // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – Москва : ОАО «ВНИИОЭНГ». – 2016. – № 11. – С. 23-26.

5. Совершенствование технологии строительства боковых стволов с горизонтальным окончанием в сложных геолого-технических условиях / Д. Л. Бакиров, Г. В. Мазур, Э. В. Бабушкин [и др.]. – DOI 10.24887/0028-2448-2019-8-40-43. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 2019. – № 8. – С. 40–43.

6. Повышение устойчивости крепи скважины динамическому воздействию / Д. Л. Бакиров, В. А. Бурдыга, М. М. Фаттахов [и др.]. – DOI 10.30713/0207-2351-2020-1(613)-65-70. – Текст : непосредственный // Нефтепромысловое дело. – 2020. – № 1. – С. 65–70.

7. Самсоненко, Н. В. Пути повышения качества крепления скважин / Н. В. Самсоненко. – Текст : непосредственный // Булатовские чтения : сборник статей. – Краснодар, 2020. – Т. 3 – С. 331–335.

8. Белоусов, Г. А. Особенности крепления наклонно направленных и горизонтальных стволов скважин / Г. А. Белоусов, Б. М. Скориков, И. В. Майгуров. – Текст : непосредственный // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2007. – № 4. – С. 47–50.

9. Николаев, Н. И. Повышение качества крепления скважин с горизонтальными участками / Н. И. Николаев, Е. В. Кожевников. – Текст : непосредственный // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое горное дело. – 2014. – Т. 3, № 11. – С. 29–37.

10. Data-driven model for the identification of the rock type at a drilling bit / N. Klyuchnikov, A. Zaytsev, A. Gruzdev [et al.]. – DOI 10.1016/j.petrol.2019.03.041. – Direct text // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2019. – Vol. 178. – P. 506–516.

11. Toward Drilling Automation : On the Necessity of Using Sensors That Relate to Physical Models / E. Cayeux, B. Daireaux, E. W. Dvergsnes, F. Florence. – DOI 10.2118/163440-PA. – Direct text // SPE Drilling & Completion. – 2014. – Vol. 29, Issue 02. – P. 236–255.

12. Chen, T. XGBoost : A scalable tree boosting system / T. Chen, C. Guestrin – Direct text // Proceedings of the 22nd ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining. – 2016. – P. 785–794.

13. Downton, G. C. Challenges of Modeling Drilling Systems For the Purposes of Automation and Control / G. C. Downton. – DOI 10.3182/20120531-2-NO-4020.00054. – Direct text // IFAC Proceedings Volumes. – 2012. – Vol. 45, Issue 8. – P. 201–210.

14. Detournay, E. A phenomenological model for the drilling action of drag bits / E. Detournay, P. Defourny. – DOI 10.1016/0148-9062(92)91041-3. – Direct text // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics. – 1992. – Vol. 29, Issue 1. – P. 13–23.

15. Применение методов машинного обучения для повышения качества крепления скважин / Д. В. Шаляпин, Д. Л. Бакиров, М. М. Фаттахов [и др.]. – DOI 10.31660/0445-0108-2020-5-81-93. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2020. – № 5. – С. 81–93.

16. Шаляпин, Д. В. Перспективы разработки математической модели для повышения качества крепления скважин на месторождениях Западной Сибири / Д. В. Шаляпин, А. Д. Бакирова, В. Г. Кузнецов. – Текст : непосредственный // Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири : материалы докладов Международной академической конференции. – Тюмень, 2020. – С. 142–146.

17. Шаляпин, Д. В. Разработка технологических решений по подготовке ствола скважины к цементированию и повышению качества крепления с использованием искусственного интеллекта для Пякяхинского месторождения / Д. В. Шаляпин, А. Д. Бакирова. – Текст : непосредственный // Проблемы геологии и освоения недр : труды XXIV Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 75-летию Победы в Великой Отечественной войне. – Томск, 2020. – С. 436–437.

18. Шаляпин, Д. В. Применение методов математического анализа для повышения качества крепления скважин / Д. В. Шаляпин, Э. В. Бабушкин, А. Д. Шаляпина. – Текст : непосредственный // Нефть и газ: технологии и инновации : материалы Национальной научно-практической конференции. В 3 томах / Отв. ред. Н. В. Гумерова. – Тюмень, 2020. – С. 107–110.

19. Шаляпин, Д. В. Разработка для Пякяхинского месторождения технологических решений по подготовке ствола скважины к цементированию и повышению качества крепления с использованием искусственного интеллекта / Д. В. Шаляпин, А. В. Щербаков, А. Д. Бакирова. – Текст : непосредственный // Булатовские чтения : сборник статей. Т. 3. – Краснодар, 2020. – С. 372–376.

20. Шаляпин, Д. В. Исследование и разработка технико-технологических решений по строительству скважин в условиях Большехетской впадины / Д. В. Шаляпин, А. Д. Бакирова, В. Г. Кузнецов. – Текст : непосредственный // Новые технологии — нефтегазовому региону : материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых : в 2 томах. Том 1 / Отв. ред. П. В. Евтин. – Тюмень, 2020. – С. 53–55.