Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Як керованого об’єкта




Вектор з компонентами , , є вектором стану керованого об’єкта.

 

8.1.2 Способи керування процесом буріння глибоких свердловин на нафту і газ

 

Способи керування процесом буріння можна поділити на ручний, автоматичний, оптимальний і адаптивний.

При ручному способі керування процесом буріння керує бурильник, покладаючись на вимоги технологічного регламенту, а також на здобутий досвід і інструкції.

Автоматичний спосіб керування процесом буріння передбачає, як правило, стабілізацію одного з режимних параметрів – осьового навантаження на долото. Одним із перших пристроїв подачі долота був автомат ХЕМЗ Харківського електромеханічного заводу, перші зразки якого були впроваджені у виробництво в 1936 році. Він був створений на базі системи генератор-двигун.

Починаючи з 1940 р. на промислах використовувався удосконалений тип автоматичного регулятора – буровий автоматичний регулятор типу БАР. Його призначенням було стабілізація струму двигуна електробура при електробурінні і заданого навантаження на долото при роторному і турбінному бурінні.

У 1961 р. на базі регуляторів типу АВЕ, створеного в 1957 р. і АЕПД розробленого в 1959 р. Львівським політехнічним інститутом, був запропонований регулятор подачі долота – електричний – РПДЕ. Автоматичні регулятори РПДЕ підтримують задане значення осьового навантаження на долото при роторному і турбінному способах буріння. Регулятор забезпечує роботу долота в двох режимах підтримання заданої величини осьового навантаження на долото за вагою інструмента; підтримання заданої швидкості подачі або підйому інструмента.

В 1964 році Харківський електромеханічний завод випускав автомат ваги-струму АВТ, призначений для керування осьовим навантаженням при бурінні електробуром.

Більшість регуляторів подачі долота проходили випробовування і застосовувались для буріння експлуатаційних свердловин на нафтових родовищах Прикарпаття.

Таким чином, автоматичне керування процесом буріння дає можливість в автоматичному режимі підтримувати задане осьове навантаження на долото, що значно полегшує працю бурильника, але при цьому не вирішується питання оптимізації процесу буріння.

Під оптимізацією буріння слід розуміти сукупність математичних методів, які дають можливість вибрати найкраще рішення із множини доступних варіантів проводки свердловини при заданих технічних, технологічних і економічних обмеженнях на процес буріння. Реалізацію конкретних алгоритмів на промисловому об’єкті (буровій установці) будемо називати оптимальним керуванням.

У наукових дослідженнях, які проводяться в галузі оптимізації і оптимального керування можна виділити два напрямки – оптимізація на стадії проектування будівництва свердловини (“оптимізаційне проектування”) і оперативна оптимізація (“оперативний метод оптимізації буріння”).



Перший напрямок передбачає, що відомі технологічний розріз свердловини і фізико-механічні властивості гірських порід по цьому розрізу. Тут вирішуються два завдання. Перше з них полягає в тому, що вибирають і розраховують профіль свердловини, конструкція бурильної колони та компоновка низу колони, глибина спуску і діаметр обсадних колон, висота підйому тампонажного розчину і конструкція вибою свердловини.

Друге завдання – проектування процесу поглиблення і промивання свердловини. На цій стадії визначають тип породоруйнівного інструмента, осьове навантаження на долото, частоту його обертання, кількість та якість бурового розчину (“гідравлічну програму промивання свердловини”).

Методика розв’язання перерахованих завдань висвітлена в спеціальній літературі з технології буріння та промивання свердловин.

Слід відзначити, що для багатьох вказаних технологічних операцій ще не вироблені формалізовані правила прийняття рішень. Тут важливу роль відіграє досвід і кваліфікація проектувальника. При цьому він спирається на результати узагальнення промислово-статистичного матеріалу, які отримані при бурінні опорно-технологічних і опорних розвідувальних свердловин.

Такий напрямок керування процесом буріння характерний для США і розвинутих західних нафтовидобувних країн.

Так, розроблена фірмою Sedco Forex система MDS дає бурильнику неперервну інформацію, яка відтворює значення режимних параметрів на поверхні і на вибої свердловини. Система прогнозує можливі ускладнення. На окремій ЕОМ реалізовані моделюючі програми буріння і гідравлічна модель, які допомагають бурильнику ефективно вести процес в безаварійному режимі. Інша система DrillByte фірми Exlog розрахована на збір геологічної інформації, яка відтак використовується для проектування режимів буріння.

Компанія Decker Totco провела детальні дослідження з використанням комп’ютеризованої моделі процесу буріння. Необхідні дані для визначення параметрів моделі отримані безпосередньо на бурових шляхом статистичної обробки великої кількості режимних параметрів. На основі одержаної моделі процесу буріння будуються графічні залежності, за якими бурильник вибирає осьове навантаження на долото й частоту обертання ротора, виходячи із максимуму механічної частота буріння.



Провідні нафтовидобувні компанії світу приділяють значну увагу моніторингу процесу буріння. З цією метою застосовують навіть такі дорогі канали зв’язку як супутникові.

Характерним прикладом є компанія Modular Minig System, яка пропонує програмний пакет бурового моніторингу DMS, який забезпечує бурильника даними про глибину свердловини і режими буріння в різних за буримістю гірських породах, а компанія Франції LIM, що спеціалізується на виробництві контрольно-вимірювальної апаратури і на обробці бурової інформації, почала виробництво модульного цифрового реєстратора Foralim IIC, який забезпечує реєстрацію до 5-ти параметрів з візуальним їх відображенням. Пристрій, зокрема, має можливість реєструвати і накопичувати певні дані про процес буріння, відображати режимні параметри в функції глибини, контролювати і керувати швидкістю буріння.

Найбільша кількість публікацій присвячена вибору режимно-технологічних параметрів –осьового навантаження на долото, швидкості його обертання та розрахунку гідравлічної програми.

В практиці буріння та в науковій літературі закріпилась точка зору, що технологічні процеси поглиблення і промивання свердловин, хоча проходять одночасно і впливають один на другого, все ж мають певну самостійність і режими промивання свердловин проектують самостійно.

Проте насправді технологічні процеси буріння свердловини є такими, що розвиваються в часі; з глибиною свердловини змінюються фізико-механічні властивості порід, умови буріння (зростає температура, гідростатичний тиск та ін.); інформація про технологічні параметри на вибої свердловини передається, як правило, через бурильну колону, а це призводить до зниження точності вимірювань і сильної зашумленості результатів вимірювання. Все це викликає відхилення (часто значне) дійсних режимів буріння від розрахункових.

Застосування способу адаптації керування дає можливість зняти початкову невизначеність параметрів математичної моделі при зміні умов буріння і при дії на режимні параметри, в загальному випадку, нестаціонарних перешкод з невідомими статистичними характеристиками.

Адаптивна система дає можливість керувати об’єктом при неповній і навіть при незначній апріорній інформації, оскільки всю необхідну інформацію система отримує протягом процесу керування.

Адаптивні системи, що застосовуються в практиці буріння, можна поділити на системи прямого і непрямого пошуків.

Системи першого типу забезпечують пошук і підтримання оптимального значення певного критерію якості при зміні характеристик середовища і об’єкта. Однією з перших таких систем була самоналагоджувальна система регулювання процесу буріння глибоких свердловин електробуром.

При переході долота в породи іншої твердості і абразивності мінімуму інтенсивності зносу долота буде відповідати інше значення осьового навантаження на долото. Вибір і підтримання осьового навантаження, яке відповідає мінімуму інтенсивності зносу долота, а відповідно і максимуму проходки на долото, забезпечуються за допомогою самоналагоджувальної системи, функціональна схема якої наведена на рис. 8.2

 

Nд=const
Q=const
+
h
Процес буріння (керований об’єкт)
В1
В2
В3
ФПЕ
ЗЕ
ЕР
F
vc
РПД

 


Рисунок 8.2 – Функціональна схема самоналагоджувальної системи
регулювання процесом буріння

Вона складається із регулятора подачі долота (РПД), завдання якому змінюється екстремальним регулятором (ЕР) так, що забезпечується пошук .

Електричні сигнали, пропорційні поточному значенню проходки на долото h і середній механічній швидкості (давачі В2, В3), подаються на формувач показника екстремуму (ФПЕ), де відбувається отримання неперервного сигналу, що пропорційний інтенсивності зносу долота. З виходу ФПЕ сигнал надходить на вхід екстремального регулятора. З метою отримання статичної характеристики з більшою крутизною між ЕР і ФПЕ включений загострювач екстремуму (ЗЕ). Екстремальний регулятор керує регулятором подачі долота, встановлюючи йому таке завдання, яке відповідає при неперервних змінах умов буріння.

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2017 год. (0.091 сек.)