Ідентифікація буримості гірських порід в процесі поглиблення нафтових і газових свердловин

На базі аналізу розподілу показника буримості і похибок контролю визначено ймовірність хибної тривоги, ймовірність невизначеної відмови та вірогідність контролю, що дало змогу обгрунтувати спосіб визначення порогового значення буримості гірських порід для системи автоматизованого контролю. Як ознаку зміни буримості використана поява спостереження з рівнем шуму, що перевищує заданий поріг. Встановлено зв'язки систематичної і випадкової похибок контролю з показником буримості гірських порід, що дозволило використати його для вирішення задач оптимізації керування процесом буріння.

Запропоновано структуру, алгоритмічне та програмне забезпечення пристрою автоматизованого безконтактного контролю буримості гірських порід, що дало змогу інтегрувати його в існуючу систему керування процесом буріння СКУБ-М2.

Ключові слова: автоматизований контроль, математичне моделювання, ідентифікація, координатне збурення, буримість, буріння.

АННОТАЦИЯ

Сабат Н.В. Идентификация буримости горных пород в процессе углубления нефтяных и газовых скважин. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой ступення кандидата технических наук по специальности 05.13.07 - автоматизация процессов управления. - Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, Ивано-Франковск. - 2011.

Диссертация посвящена разработке метода для автоматизированного бесконтактного контроля координатных возмущений в задаче адаптивного оптимального управления процессом бурения нефтянных и газовых скважин, позволяющего сократить время на определение буримости горных пород путем использования разработанной математической модели и соответствующего алгоритмического и программного обеспечения.

Проведен анализ основных методов определения буримости горных пород, исследованы возможности и обосновано использование бесконтактного автоматизированного метода контроля в задаче определения координатных возмущений, которые действуют на объект управления.

На основе математического описания физических процессов обработки шарошечных долот разработаны теоретические основы оперативного контроля буримости горных пород, которые включают обобщенную математическую модель буримости, динамическую информационную модель, метод определения базовых значений показателей буримости. Предложен метод бесконтактного автоматизованого контроля буримости пород, который даёт возможность учитывать возмущения в системе оптимального управления процессом бурения, увеличить ресурс долот, сократить количество аварий и осложнений в процессе бурения.

Предложен метод определения базовых значений механической скорости бурения, который состоит в том, что для автоматизированного бесконтактного контроля буримости горных пород выбирается та механическая скорость, которая определяется в начале бурения алмазным или незатупленным шарошечным долотами при бурении с оптимальными управляющими воздействиями, что даёт возможность определять связи показателей буримости с глубиной скважины, которые являются базой для текущей оптимизации и выборе оптимальных управляющих воздействий при проектировании режимов бурения других скважин, которые бурятся в аналогичных условиях.

На основе анализа распределения контролированной величины и погрешностей измерения определены также характеристики контроля, как вероятность ошибочной тревоги, вероятность случайного отказа и достоверность контроля, что дало возможность обосновать методику определения порогового значения буримости горных пород для системы автоматизированного контроля. Признаком изменения буримости горных пород предложено использовать появление наблюдения с уровнем шума, который превышает заданый порог.

Установлены взаимосвязи систематической и случайной погрешностей контроля с показателем буримости горных пород.

На основе анализа автокорреляционных функций средней механической скорости бурения решена задача выбора оптимальной частоты дискретного контроля отклонений показателей буримости горных пород за границы порогового значения, которая обеспечивает определение границ залегания горных пород разной буримости согласно заданного критерия достоверности контроля.

На основе разработанного комплекса метод решена практическая задача бесконтактного контроля буримости горных пород. Результаты практической реализации подтвердили достоверность и адекватность полученных результатов, а также их эффективность по сравнению с контактным методом контроля при оптимизации процесса бурения.

Предложенные методики и апробированные алгоритмы позволили сформулировать и решить задачу инструментальной поддержки автоматизированного контроля буримости горных пород и интегрировать предложенную структуру в существующую систему управления процессом бурения СКУБ-М2.

Разработанная система является информационным средством, которое позволяет при бурении нефтяных и газовых скважин использовать текущую информацию о процессе бурения и в реальном времени определить изменения буримости горных пород, что служит основанием для коррекции управляющих воздействий в системе адаптивного оптимального управления.

Предоженный метод автоматизированного бесконтактного контроля буримости горных пород опробован на результатах экспериментальных исследований, проведенных на буровых Прикарпатского УБР. Предложенная компьютерная система контроля интегрирована в существующую систему контроля и управления процессом бурения СКУБ-М2.

Ключевые слова: автоматизированный контроль, математическое моделирование, идентификация, координатное возмущение, буримость, бурение.

ABSTRACT

Sabat N.V. Authentication of drillability of breed in the process of deepening of oil and gas mining holes. - Manuscript.

The thesis for a candidate of technical sciences degree on speciality 05.13.07 - automation of control processes. - Ivano-Frankivsk Technical National University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk. - 2011.

Dissertation is devoted to development of method of authentication and automated noncontact control of drillability of mountain breeds in the process of deepening of oil and gas mining holes, that allows to control coordinate indignations (drillability of breed) regardless of dimension-types of drilling instrument and geotechnological terms and to amend in the control action of process of the boring drilling.

On the base of analysis of distributing of drillability index and control errors, probability of erroneous alarm, probability of indefinite refuse and control authenticity were determined, that enabled to ground the method of determination of threshold value of drillability of mountain breeds for the automated checking system. As a sign of change of drillability it was used appearance of supervision with the level of noise which exceeds set breeds. The copulas of systematic and casual control errors with the index of drillability of mountain breeds are set, that allowed to use it for the decision of tasks of optimization of process of the boring drilling control.

A structure, algorithmic and programmatic providing of device of the automated noncontact control of drillability of mountain breeds, is offered, that enabled to integrate him in existent control system by a process boring drilling of SKUB-M2.

Keywords: automated control, mathematical design, authentication, coordinate indignation, drillability, boring drilling.

Размещено на Allbest.ru