Автоматизация управления технологическим процессом формирования сложных профилей нефтегазовых скважин на основе прогнозирующих моделей

• Автор: Нугаев, Ильдар Фидаилевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 335 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
введение .
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К. УПРАВЛЕНИЮПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОФИЛЕЙ, СТВОЛОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН

1.1. Современное состояние в области строительства нефтегазовых скважин

1.2. Анализ современного состояние в области автоматизации технологического процесса формирования профилей стволов нефтегазовых скважин

1.2.1. Обобщенная структура системы управления технологическим

процессом формирования профилей стволов скважин .

1.2.2. Анализ современного уровня развития технических средств

. формирования профилей нефтегазовых скважин

1.3.Требования к перспективной системе управления технологическим

процессом формирования профилей стволов нефтегазовых скважин

Результаты и выводы по первой главе .
2. МЕТОДОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОФИЛЕЙ СТВОЛОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ ТЕРМИНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ .
2.1. Понятие методологии управления технологическим процессом формирования профилей нефтегазовых скважин.
2.2. Обобщенные модели процесса формирования профиля ствола нефтегазовой скважины .
2.2.1. Модель породоразрушающего инструмента как объекта управления
2.2.2. Обобщенная модель системы автоматического регулирования. направления движения, породоразрушающего инструмента
2.3. Методология управления процессомформирования профилей стволов нефтегазовых скважин на основе концепции терминальногоуправления. .
2.3. V. Концепция терминального управления
. 2.3.2 Объект.терминального управления
2.3.3. Постановка локальных терминальных задач управления,
движением породоразрушающего инструмента.
2.4. Принципы и методы решения локальных терминальных задач.
2.4.1. Принцип про1раммного управления терминальным объектом. . 2 Метод синтезапрограмм управления терминальным объектом.
2.4.4. Метод адаптации программ управления терминальным.
объектом .
Результаты и выводы по второй главе.
З . МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ И . ИДЕНТИФИКАЦИИ МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗА ПРОФИЛЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ
3.1. Постановка задачи и общий подход к построению моделей
3.2. Метод построения модели управляемого многофакторного прогноза
. 3.2.1. Обобщенная структура модели .
3.2.2 Способ построения кинематической модели
3.2.3 Способ построения статической модели
3.2.4. Способ построения модели возмущений.
3.2.5. Алгортим фильтрации и восстановления данных инклинометрии.
3.3. Построение модели трендового интервального прогноза.
.3.3.1. Постановка задачи
3.3.2. Алгоритм построения интервальнотрендовой модели движения КНБК
. . 5
3.4. Оценкаэффективности математических моделей
3.4.1. Обобщенный.подход к оценке эффективности математических моделей .
3.4 2. Оценка эффективности управляемой многофакторной модели
прогноза А
3.4.3. Оценка эффективности моделей трендового интервального прогноза
Результаты и выводы по третьей главе
А АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕТОДОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЕМ ПРОФИЛЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ . . . НА ОСНОВЕ ТРАДИЦИОННОГО БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА.
4.1. Задачи алгоритмического обеспечения.
4.2. Алгоритм синтеза локальной программы управления обобщенным . объектом управления.
4.2.1. Постановка задачи синтеза.
4.2.2. Обобщенный алгоритм .
4.2.3. Алгоритм синтеза программы управления в неориентируемом режиме.
4.2.4. Алгоритм синтеза прораммь управления в ориентируемом режиме. .1
4.3. Алгоритмы адаптации программ управления.
4.3.1. Обобщенный алгоритм адаптации.
4.3.2. Алгоритм адаптации программы управления на
направленном участке.
4.3.3. Алгоритм адаптации программы управления на
направляющем участке
4.3.4. Алгоритм адаптации программы управления на
.4 . геонавигационном участке
4.4. Оценка эффективности управления технологическим процессом формирования профиля скважины .
4.4.1. Критерищэффективности.управления .
4.4.2. Алгоритмоценки эффективности . .
. .3. Результатысравнительной оценки эффективности
. методологии управления технологическим процессом .
РезультатыИ выводы по четвертой.главе.
5 МОДЕЛИ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ . ПРОФИЛЕЙ СТВОЛОВНЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА . БАЗЕ ПЕРСПЕКТИВНОГО БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА
5.1. Постановка задачи.
5.2. Математическая модель.системы управления буровым роботом
. 1 5.2.1. Обобщенный подход к построению модели
5.2.2. Моделирование движения породоразрушающего
. инструмента как объекта управления.бурового робота
5.2.3. Моделирование исполнительных механизмов
. буровогоробота .
5.2.4. Модель регулятора системы управления буровым роботом .1 5 Полная.моделъ системы управления буровым роботом
5.3. Методы анализа законов управления буровым роботом
5.4. Методы синтеза законов управления буровым роботом
5.5.Примеры синтеза законов управления буровым роботом
Результаты и выводы но пятой главе
6. ИНРОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОФИЛЕЙ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН
6.1. Задачи информационноаналитической системы поддержки принятия управленческих решений процессом формирования профилей нефтегазовых скважин.
6.2. Программное обеспечение информационноаналитической системы
6.3. Аппаратное обеспечение информационноаналитической системы .
6.3.1. Интеграция информационноаналитической системы с информационной системой нефтегазодобывающего предприятия
6.3.2. Архитектура организации информационных потоков информационноаналитической системы
6.4. Оценка эффективности информационноаналитической системы
6.5. Внедрение результатов работы.
Результаты и выводы по шестой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А Акты внедрения
ПРИОЖЕНИЕ Б Патенты
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Устройствами, посредством, которых осуществляется данное управление, являются компоновки низа бурильной колонны КНБК КНБК представляют собой статичные механиче9кие конструкции, расположенные в нижней части буровойжолонны,. ПРИ за счет, собственного веса и веса колонны бурильных труб, способствующие устойчивости направления его движения. К задачам системы управления даннымтехнологическим процессом разделяются на задачи проектного и оперативного уровней , , , ,. КНБК. Задачи оперативного уровня на базе служб буровой площадки. Обобщенная структура системы управления технологическим процессом формирования профиля ствола скважины СУ ТП ФПС, включающая в себя два уровня управления показана на рис. Рисунок 1. Исторические этапы развития данной системы связаны с повышением уровня автоматизации решения ее задач. II системы с автоматизированными телеметрическими инклинометрическими системами . III системы с автоматизированными телеметрическими инклинометрическими и каротажными i i ii системами геонавигационные системы. Дальнейшее развитие связывается с автоматизацией изменения параметров КНБК и поддержкой управленческих решений. Далее приведен анализ современного уровня автоматизации и эффективности решения задач СУ ТП ФПС. Как было сказано выше, для автоматического управления траекторией движения породоразрушающего инструмента сегодня применяются компоновки низа бурильной колонны, способствующие устойчивости направления его движения. Классификация наиболее широко применяемых типов структур КНБК приведена на рис. Рисунок 1. По принципу действия традиционные КНБК разделяются на два больших класса не ориентируемые и ориентируемые, которые, в свою очередь, делятся на подклассы. Далее под направлением движения ПРИ будет пониматься направление вектора его скорости движения, определяемое его зенитным 0 и азимутальным а углами. Здесь под зенитным углом понимается угол между вектором скорости и вертикалью, а под азимутальным углом угол между горизонтальной проекцией вектора скорости и направлением на Север. Данные усилия возникают при отклонении направлениядвижения от устойчивого, задаваемого конструкцией КНБК. Таким образом, обеспечивается устойчивость зенитного угла при отсутствии регулирования азимутального угла. Неориентируемые КНБК делятся на подклассы по принципу создания отклоняющих факторов маятниковые, опорные и жесткие. Маятниковые КНБК основаны на создании отклоняющих факторов. Конструкция направляющей части компоновки в данном случае состоит из утяжеленных бурильных труб УБТ и опорного элемента. Опорный элемент располагается на достаточном расстоянии от долота для создания эффекта провисания нижней части компоновки под действием ее веса. В результате на долоте создается отклоняющая сила, направленная вниз на снижение зенитного угла. Величина отклоняющих факторов определяется длиной, весом, жесткостью УБТ, местом расположения и диаметром опорного элемента, а также текущим значением зенитного угла рис. Рисунок 1. Зависимость отклоняющих факторов от зенитного угла определяет регулирующие свойства маятниковой компоновки. КНБК обеспечиваются такие виды регулирования, как стабилизация нулевого значения зенитного угла или стабилизация скорости падения зенитного угла. Опорные КНБК основаны на применении гравитационных сил аналогично маятниковым КБК. В отличие от маятниковых КНБК, опорный элемент располагаетсянепосредственно над. В данном случае эффект. Конструкция направляющей части компоновки состоит из УБТ и опорного элемента. Величина отклоняющих факторов определяется длиной, весом, жесткостью УБТ, местом расположения и диаметром опорного элемента, а также текущим значением зенитного угла. Отклоняющие факторы ориентированы в апсидальной плоскости и направлены вверх на. Г.9. Рисунок 1. Нсориснтируемая опорная КНБК Опорные КНБК выполняют задачу стабилизации скорости увеличения зенитного угла. Жесткие КНБК основаны на противодействии возникновению отклоняющих факторов на долоте при выполнении прямолинейного движения в заданном направлении.