19

Введение.

Специальность «Бурение нефтяных и газовых скважин» выделилась в самостоятельную примерно в 1925 г. (хотя бурили нефтяные скважины и раньше), т.е. около 87 лет назад. За эти годы в области бурения нефтяных и газовых скважин пройден значительный путь развития. Если первые, пример-но, 2-3 десятилетия инженеры по бурению в подавляющем большинстве случаев занимались разработкой и совершенствованием различных конструкций без научных исследований, то уже в 50-60-х годах широким фронтом велись научные работы по многим направлениям. Страна имела значительное количество специалистов высшей квалификации (кандидатов и докторов наук), а по некоторым направлениям в области бурения занимала лидирующее положение в мире. Этому способствовал значительный объем буровых работ в стране и сопоставимый им выпуск инженерных кадров, при подготовке которых с каждым годом все большее внимание уделялось разви-тию творческих способностей и изучению методов научных исследований. С этой целью для студентов по бурению был введен курс «Основы научных исследований», а в некоторых вузах России еще и курс «Основы техниче-ского творчества». Задача этих курсов состояла в систематизации получен-ных в различных дисциплинах методов научных исследований и изобрета-тельской деятельности, а также изучении перспективных для специальности, но мало пока применяемых по различным причинам методов.

Чаще всего, кстати, как и при выполнении лабораторных работ по специальным предметам, приходится выполнять многократное измерение одних и тех же величин, исследование определенных зависимостей с много-кратным измерением функции при заданных значениях аргумента или многократное измерение функции при многих случайных аргументах и т. п. Во всех таких случаях экспериментальный материал должен подвергаться математической обработке.

Многократность измерения показателей обычно обусловливается их нестабильностью, связанной с природой изучаемого процесса или неточ-ностью измерительной аппаратуры, нестабильностью условий проведения экспериментов и т. д. Математическая обработка статистического материала служит для количественной оценки показателей и зависимостей, а также оценки точности их определения.

Применяемые методы математической обработки экспериментальных данных могут быть самыми различными, а выбор метода в значительной мере зависит от назначения искомого параметра, искомой зависимости или заключения, которое будет делаться на основе статистического материала, а также природы изучаемого объекта.

В этом пособии в основном будем рассматривать методы математи-ческой обработки статистического материала, чаще всего применяемые при изучении свойств горных пород, промывочных жидкостей и тампонажных смесей, а также при определении характеристик различных процессов (например, процессов разрушения горных пород, характеристик искривления скважин и т. п.).

К мало используемым до сих пор в области бурения методам, к сожа-лению, относятся сплайны, вычислительный эксперимент, метод случайного баланса и др., но особое сожаление вызывает неиспользование такого мощ-ного средства, как моделирование с помощью дифференциальных уравнений. В исследованиях различных областей техники дифференциальные уравнения занимают особое место, т. к. многие технические и технологические процесс-сы с их помощью описываются проще и полнее. Создавшееся положение на первый взгляд, кажущееся странным, но объясняется оно очень просто. Во-первых, математики составление дифференциальных уравнений не считают областью своей деятельности, т. к. при составлении часто возникает необхо-димость в использовании законов прикладных отраслей знания, которые выходят за рамки их компетенции. Во-вторых, до сих пор нет формальных методов составления этого типа уравнений.

При подготовке специалистов механико-математических и физических профилей этот недостаток компенсируется тем, что при изучении курса дифференциальных уравнений значительное время уделяется решению примеров на составление таких уравнений с использованием лишь общих законов природы, а в специальных дисциплинах – с использованием законов и закономерностей частных наук. В результате у изучающих вырабатывается навык составления уравнений и даже интуитивное «чутьё» в отношении некоторых тонкостей. Что касается студентов-буровиков, то ситуация совсем иная: математический курс дифференциальных уравнений во много раз мень-ше и поэтому в нём занимаются в основном изучением способов интегриро-вания уравнений, а в профилирующих дисциплинах такие уравнения практи-чески не встречаются (попадаются в основном при заимствовании из других областей знаний), т. к. не наработаны материалы из-за неумения их состав-лять.