Программно-аппаратные средства информационно-измерительной системы управления процессом бурения скважин

• Автор: Коваленко, Руслан Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.16, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 141 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Задачи, информативные признаки и алгоритмы

распознавания технологических ситуаций в бурении

1.1. Задачи распознавания и классификация

технологических ситуаций

1.2. Информационная основа и принципы

распознавания ситуаций

1.3. Измерение информативности признаков

в задачах распознавания

1.4. Сокращение числа признаков

в задачах распознавания
1.5. Алгоритмы распознавания технологических
ситуаций в бурении
1.6. Постановка цели и задач исследований
Глава 2. Аппаратные средства распознавания технологических
ситуаций при управлении процессом бурения скважин
2.1. Принципы управления технологическим процессом
бурения скважин
2.2. Создание средств распознавания технологических ситуаций
2.3. Разработка средств технического диагностирования
бурильной колонны
2.4. Полученные результаты и выводы
Глава 3. Разработка и оптимизация конструкции
емкостного датчика виброакустических сигналов
3.1. Устройства для распознавай ия
виброакустических сигналов
3.2. Исследование механических свойств мембраны
емкостного датчика методом конечных разностей с помощью уравнений гиперболического типа
3.3. Оптимизация конструкции емкостного датчика виброакустических сигналов в заданном диапазоне рабочих частот
3.4. Полученные результаты и выводы Глава 4. Математические критерии верификации
виброакустических сигналов бурильной колонны для оптимального управления процессом бурения
4.1. Верификация виброакустических стохастических сигналов, описываемых авторегрессионной моделью
4.2. Оптимальное управление процессом бурения скважин на основе идентификации виброакустических сигналов бурильной колонны
4.3. Полученные результаты и выводы Заключение
Литература


Разработка информационно-измерительных средств для классификации и распознавания виброакустических сигналов осуществлялась на основе теоретических основ информатики, радиоэлектроники и микропроцессорных вычислительных средств, а также с учетом теории вероятности, математической статистики и случайных функций. Оценка погрешностей измерений основана на теории точности измерительных систем. Верификация виброакустических стохастических сигналов осуществлялась на основании описания их авторегрессионными последовательностями, при принятии решений использовалось правило Байеса. Алгоритмы распознавания технологических режимов работы бурильной колонны построены с помощью кибернетической теория распознавания образов, определяемых на основе анализа виброакустических сигналов. Экспериментальные исследования базировались на методах вычислительного эксперимента с использованием статистического метода ЛП- гпоиска. Алгоритмы нахождения моментов времени переключения режимов функционирования бурильной колонны основаны на распознавании множества виброакустических сигналов на основе учета их стохастических характеристик и выделяемых признаков. Достоверность вычислительного эксперимента обеспечена использованием аттестованных вычислительных средств, большим объемом экспериментального материала и хорошей воспроизводимостью результатов. Практическая ценность. Важный для практики результат исследований автора диссертационной работы заключается в применении эффективных технических средств, математических моделей и методов классификации и распознавания акустических сигналов, вибраций и шумов. Разработаны технические средства для диагностирования ресурса долота и других наиболее важных напряженно-деформированных деталей и узлов бурильной колонны на основе изучения спектральных характеристик. Определены оптимальные параметры конструкции емкостного датчика и их соотношения, позволяющие достигнуть максимальной чувствительности к внешнему воздействию на его собственной частоте. Разработано программное обеспечение, реализующее алгоритмы верификации виброакустических сигналов бурильной колонный в процессе ее функционирования. Реализация работы в производственных условиях. Разработанные программно-аппаратные средства ИИС использованы для повышения эффективности управления технологическим процессом бурения скважин за счет обеспечения идентификации режимов функционирования бурильной колонны и определения моментов времени переходов ее из одного режима в другой, что, в конченом счете, способствует сокращению времени проходки бурильной колонны и снижению вероятности аварийных ситуаций. Созданный комплекс апробирован и используется в нефтедобывающих компаниях Удмуртской Республики. Результаты диссертации могут быть использованы в практике работы геологоразведочных предприятий и нефтегазовых добывающих компаний, а также занимающихся разведкой и оценкой запасов полезных ископаемых, геофизическими исследованиями территорий. Апробация работы. Результаты работы докладывались на 4-й Российской университетско-академической научно-практической конференции (Ижевск, ), Научно-теоретической конференции УдГУ (Ижевск, ), - Научно-технических конференциях ИжГТУ (Ижевск, - гг. V Российской университетско-академической научно-практической конференции (Ижевск, ), International conference Vibroingeneering (Kaunas, ), Российской научно-технической конференции «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства» (Ижевск, ), The 5th International congress on mathematical modelling (Dubna, ). Публикации. Результаты работы отражены в научных трудах: 7 статей в научно-теоретических журналах, 1 депонированной рукописи (объемом страницы), 2 публикациях в трудах международных конференций и 3 тезисах докладов на научно-технических конференциях. Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 4 главы и заключение, изложенные на 9 с. В работу включены рис. Введение содержит обоснование актуальности темы, формулировку цели и задач работы, основные положения, выносимые на защиту, и определяет содержание и методы выполнения работы. В первой главе рассмотрены задачи распознавания и классификация технологических ситуаций при бурении скважин, информационная основа, принципы и алгоритмы распознавания ситуаций, способы измерения информативности признаков распознавания.