Способы оптимизации численных расчетов профиля скважины и гидравлических потерь при спускоподъемных операциях

В данной статье группа авторов делится опытом оптимизации расчетных алгоритмов, реализованных в программе для гидравлических расчетов бурения DiPC Engineer. Москва, 30 сен - ИА Neftegaz.RU. Текущий уровень развития вычислительной техники, предназначенной для персонального использования, позволяет производить такие сложные вычислительные операции, которые ранее можно было встретить лишь в специализированных исследованиях. Тем не менее, и на современных ЭВМ решение некоторых численных задач может занимать существенное время.

В данной статье группа авторов делится опытом оптимизации расчетных алгоритмов, реализованных в программе для гидравлических расчетов бурения DiPC Engineer. В частности, приводятся способы оптимизации скорости вычислений для следующих задач:

• расчет координат точек профиля скважины (длина по стволу, зенитный угол, азимутальный угол, глубина по вертикали, отход на север, отход на восток) по методу кольцевых дуг минимальной кривизны;
• интерполяция профиля скважины, построенного методом кольцевых дуг минимальной кривизны, по заданной длине ствола и по заданной вертикальной глубине;
• итерационный расчет допустимых скорости и ускорения талевого блока при выполнении спускоподъёмных операций в скважине.

Для алгоритмов расчета профиля скважины выявлены и имплементированы ограничительные требования к исходным данным, такие как обязательное задание экстремальных точек профиля (с зенитным углом 90) и точек поворота профиля по азимуту (точек с азимутальными углами, кратными 90). Предложен способ сокращения количества вычислительных операций при интерполяции профиля на заданную глубину по вертикали, заключающийся в предварительном расчете профиля методом кольцевых дуг минимальной кривизны с максимальной детализацией (интервал детализации короче элемента КНБК) и в дальнейшем использовании линейных интерполяций.

Для алгоритмов итерационного расчета скорости и ускорения талевого блока при СПО выявлены способы сокращения количества вычислений, заключающиеся в выполнении предварительных расчетов с граничными исходными данными (максимальными и минимальными скоростью и ускорением), а также в оптимизации численных схем расчета эпюр линейных скоростей бурового раствора в кольцевом пространстве для реологических моделей Оствальда, Шведова-Бингама и для приближенной расчетной схемы по модели Гершеля-Балкли.

Описанные способы оптимизации вычислений реализованы в программе для ЭВМ DiPC Engineer, зарегистрированной ФИПС РФ.
Программа прошла апробацию и применяется несколькими сервисными нефтегазовыми компаниями.

Авторы

• Гаджиев С.Г. ПетроИнжиниринг; 
• Булах А.М., НИИЦ Недра-тест; 
• Евдокимов И.Н., РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина; 
• Лепешкин С.Н., НИИЦ Недра-тест, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина; 
• Лосев А.П., НИИЦ Недра-тест, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.