Методическое и экспериментальное обеспечение диагностирования состояния породоразрушающего инструмента в процессе бурения

• Автор: Салахов, Тагир Рамилевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО КОЛЕБАНИЯМ ГЛУБИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ, СПОСОБАМ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ЗАБОЙНОЙ ИНФОРМАЦИИ, МЕТОДАМ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Частотный состав колебаний бурильной колонны

1.2 Обзор каналов связи устья с забоем скважины

1.3 Методы оценки технического состояния глубинного оборудования, основанные на обработке временных реализаций технологических параметров

1.4 Современные системы диагностирования технического состояния

бурового оборудования

ВЫВОДЫ
2 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
2.1 Техническое обеспечение устройства для оценки состояния породоразрушающего инструмента в режиме реального времени
2.2 Квантование непрерывного сигнала
2.3 Программное обеспечение устройства - экспертная система
2.3.1 Вероятностно-статистические критерии диагностирования, применяемые в экспертной системе оценки технического состояния породоразрушающего инструмента
2.3.1.1 Энтропийный анализ процесса при диагностировании технического состояния породоразрушающего инструмента
2.3.1.2 Диагностирование оборудования с применением коэффициента Джини
2.3.1.3 Спектральный анализ случайного процесса
2.3.1.4 Дисперсия колебаний технологических параметров процесса
бурения скважин
2.3.2 Применение искусственных нейронных сетей в экспертной системе.. 60 ВЫВОДЫ
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРОМЫСЛОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
3.1 Экспериментальное обеспечение диагностирования технического состояния долота
3.1.1 Определение комбинаций критериев диагностирования технического состояния породоразрушающего инструмента
3.1.2 Определение частотного диапазона проведения замеров
технологических параметров
3.3 Испытания устройства для оценки технического состояния
породоразрушающего инструмента в промысловых условиях
ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А Основное окно экспертной системы. Фрагмент листинга
программы алгоритма обучения искусственной нейросети
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Результаты диагностирования технического состояния долота с использованием экспертной системы при бурении скважин №№ 427
Лисовской площади и 2470 Дмитриевской площади Туймазинского УБР
ПРИЛОЖЕНИЕ В Порядок обучения искусственной нейронной сети (в составе экспертной системы оценки технического состояния долота) по алгоритму
обратного распространения ошибки
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Акт об испытаниях экспертной системы оценки технического
состояния породоразрушающего инструмента
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Справка о внедрении экспертной системы оценки
технического состояния породоразрушающего инструмента
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Справка об использовании методического руководства в учебной деятельности

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
На сегодняшний день проблеме оценки технического состояния породоразрушающего инструмента (например, долота) уделяется большое внимание. Связано это с его сложным конструктивным исполнением, возможностью возникновения отказов при достижении критических значений режима его работы. Однако долото не всегда до конца вырабатывает свой ресурс. Рациональное использование ресурса долота невозможно без применения современных методов и средств контроля и прогнозирования его технического состояния в процессе эксплуатации.
Неоднородность горных пород при бурении скважин, случайные колебания осевой нагрузки, пульсация давления промывочной жидкости постоянно оказывают влияние на состояние элементов бурильной колонны. Поэтому получение дополнительной информации о техническом состоянии долот, забойных двигателей в нормальных условиях эксплуатации и на критических режимах имеет большое значение.
Колебания, сопровождающие работу глубинного бурового оборудования, носят случайный характер. Анализ случайных колебаний технологических параметров процесса бурения, представленных в виде стационарных участков временных реализаций, с их вероятностно-статистической оценкой и классификацией по методу искусственных нейронных сетей, реализованных в единой экспертной системе, позволит максимально достоверно оценивать техническое состояние долота в процессе его эксплуатации.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Повышение точности оценки фактического технического состояния долота в процессе бурения скважин для рационального использования его ресурса.

Авторы заявляют, что получающиеся прогнозы по максимальной и безопасной (с точки зрения аварий) проходки в соответствии с программой «ЭПИЗОД» и износ закрытой опоры даются с приемлемой для практики точностью 12,5 % подобно тому, как это делается и в Коде ГАБС для учета износа вооружения.
На буровой фиксируются фактические данные какого-то долбления. Износ зуба — по 1АЭС. Он является объектом нашего счета. Нажимается клавиша «РАСЧЕТ». Компьютер рассчитывает не только процент износа опоры после рейса, но и экстраполирует эти данные дальше (до износа на 80%) и сообщает, за сколько времени бурения или после какой проходки это случится (т.к. средняя механическая скорость, известна).
Однако, при испытаниях программы «ЭПИЗОД» на скважине №7 Штокманского месторождения, расчетный процент износа опоры составил
20,5, а не 12,5 %, что подтверждается самими проектировщиками системы. По всей видимости, это связано с тем, что создатели решили не учитывать многочисленные факторы, влияющие на процесс бурения (колебания технологических параметров, изменение типа горной породы при углублении и т.д.).
Компания Вакег Hugh.es (США), напротив, в своей предлагаемой системе оптимизации процесса бурения постаралась использовать несколько технологических параметров [115]. Данный продукт имитирует динамическое поведение породоразрушающего инструмента при различных условиях бурения. Эти условия определяются многочисленными влияющими факторами, такими как нагрузка на крюке, момент на роторе, свойства промывочной жидкости, компоновка низа бурильной колонны, тип долота и Др.
Записи изменений указанных параметров записываются в память ЭВМ, после чего подвергаются обработке математическими и статистическими методами. В процессе обработки на мониторе бурильщика функционирует окно системы оптимизации (рисунок 1.5), на котором имитируется работа