Автоматизированная система управления бурением скважин со сложной траекторией на основе прогнозирующих моделей

• Автор: Шулаков, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 211 с.

1.1. Особенности процесса бурения скважин как объекта

автоматизации

1.1.1. Параметры траектории ССТ.

1.1.2. Общий подход к решению проблемы формирования

траектории ССТ.

1.2. Структура современной системы управления движением

бурового инструмента.

1.3. Алгоритмы принятия решений по формированию

управляющих воздействии

1.3.1. Требования, предъявляемые к математической модели

движения бурового инструмента

1.3.2. Анализ математических моделей движения бурового
инструмента
1.3.3. Прогнозирование движения бурового инструмента в процессе принятия решений по выбору управляющих воз
действий
1.3.4. Подсистема исполнения решений
1.4. Средства контроля параметров траектории ССТ
1.5. Каналы передачи данных.
1.6. Выводы и результаты по первой главе. Постановка зада
чи исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ КНБК И АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗА ТРАЕКТОРИИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ
2.1. Общие положения и принципы построения математической модели движения КИБК .
2.2. Выбор и обоснование системы уравнений, положен
ных в основу модифицированной кинематической модели движения КНБК
2.3. Алгоритмы прогноза траектории ССТ
2.3.1. Алгоритмы прогноза траектории на основе регрессионного анализа и кинематической модели.
2.3.2. Алгоритмы долгосрочного прогноза на основе математической модели движения КНБК с отклонителем
2.4. Результаты и выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ
УПРАВЛЕНИЯ НАПРАВЛЕННЫМ БУРЕНИЕМ.
3.1. Алгоритм управления слежением за текущей траекторией движения КНБК с использованием нечеткой логики.
3.2. Уровень управления с прогнозирующей обратной связью
3.2.1. Математическая постановка задачи управления с прогнозирующей обратной связью.
3.2.2. Алгоритмы решения задач уровня управления с прогнозирующей обратной связью
3.2.3. Разработка алгоритмов оперативного управления на участке набора зенитного угла.
3.2.4. Исследование алгоритмов терминального программного управления на участке набора зенитного угла
3.3. Аппаратная и программная реализация алгоритмов
управления бурением.
3.4. Результаты и выводы по четвертой главе.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРОГРАММНОАППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА
СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ БУРЕНИЕМ ССТ
4.1. Разработка средств контроля параметров траектории
ССТ на базе инклинометров.
4.1.1. Анализ погрешности инклинометрических преобразователей в условиях воздействия температурных полей.
4.1.2. Анализ погрешности инклинометрических преобразователей в условиях механических воздействий в процессе измерений.
4.1.3. Анализ основных факторов, влияющих на достоверность контроля параметров траектории скважин.
4.1.4. Повышение точности и достоверности контроля на основе конструкторскотехнологических решений.
4.1.5. Повышение точности и достоверности контроля на основе структурносхемотехнических и алгоритмических подходов
4.2. Разработка и исследование гидроакустического канала связи.
4.3. Структуры телеметрических систем для контроля угловых параметров траектории скважины
4.3.1. Кабельная телеметрическая система для управления бурением скважин по заданной траектории.
4.3.2. Телеметрическая система с передачей информации
по гидравлическому каналу связи.
4.4. Основные результаты и выводы к третьей главе
5. РЕАЛИЗАЦИЯ, ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ УСТРОЙСТВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ БУРЕНИЕМ
5.1. Общая характеристика проведенных работ.
5.2. Экспериментальные исследования с использованием
автономных инклинометров.
5.3. Экспериментальные работы с использованием
телеметрических систем с проводным каналом связи.
5.4. Опытноэкспериментальные работы по созданию бес
проводного гидроакустического канала связи
5.5. Опытнопрактические работы по созданию элементов автоматизированной системы управления траекторией скважины на базе телеметрической системы с гидравличе
ским каналом связи.
5.6. Общие выводы по материалам пятой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Третий этап содержал опытноэкспериментальные работы по созданию элементов СУДБИ с беспроводным гидроакустическим каналом связи. Результаты практических исследований подтвердили разработанные теоретические положения и перспективы применения автоматизированных СУДБИ на нефтегазовых месторождениях страны. В заключении приведены основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе. Многие современные технологии бурения скважин получили свое рождение и апробацию в СССР. Так, способ наклоннонаправленного бурения с применением забойных двигателей бурение с невращающейся буровой колонной, был разработанный в СССР 2, МКИ Е В7, начал внедряться еще в г. Его применение было связано с созданием отечественного промышленного многоступенчатого турбобура авт. П.Шумиловский, М. Гусман. А.М. Григоряном в г. Данные технологии сразу же нашли широкое практическое применение более ССТ в районах СССР. Целый ряд организаций ВНИИБТ, БашНИПИнефть, ВР1ИИГИС внес значительный вклад в развитие и внедрения этих технологий. Важное место в науке и практике горизонтального бурения занимают результаты экспериментального бурения трех горизонтальных скважин на лемезинском нефтяном месторождении, проведенные в и г. ПО Башнефть при участии в этих работах специалистов Уфимского авиационного института. Основной результат эксперимента доказательство возможности технической реализации и научной обоснованности предложенных технологических и технических решений строительства горизонтальных скважин. При этом был достигнут впечатляющий результат пробурена в заданном коридоре на рекордную по тем временам длину горизонтальной части 0 м скважина 1ЭС. В процессе экспериментальных работ хорошо себя зарекомендовала телесистсма Пилот, разработанная в УАИ. Вместе с тем, отсутствие экономических стимулов, дешевизна труда, в том числе квалифицированного, не позволили развить успех и перейти к массовому внедрению прогрессивных технологий. Современные технологии бурения представляют собой сложный и ответственный процесс и характеризуются набором многопрофильных операций и работ, среди которых важнейшей является проходка скважин . СУДБИ. Системы управления технологическим режимом бурения и освоением скважин являются объектом постоянного внимания и усовершенствования со стороны специализированных научных и технических организаций и подразделений в силу целого ряда объективных и исторических предпосылок. Что касается навигационного аспекта, то до недавнего времени он носил относительно второстепенный характер и решался достаточно легко. Однако, усложнение траекторий бурящихся скважин, удорожание этих скважин исправление брака стоит дорого выдвинули этот аспект в число важнейших. Использование только наземных средств контроля возможно в определенных случаях, в том числе благодаря, так называемым, естественным каналам связи колонна труб, буровой раствор в стволе и затрубном пространстве, окружающая порода. Вместе с тем, характеристики естественных каналов связи подвержены случайным возмущениям, поэтому методы определения глубинных параметров данным способом весьма неточны, а в ряде случаев, и некорректны. Применение глубинных средств контроля, особенно в сочетании с забойными механизмами изменения и стабилизации траектории, является наиболее универсальным, точным и оперативным методом для решения задач управления. При этом несомненное достоинство такого подхода имеет и оборотную сторону необходимость разработки, изготовления и эксплуатации надежно работающих технических средств в практически экстремальных условиях жесткие ограничения по габаритам, высокий уровень механических воздействий, статического и динамического давления, зачастую высокая температура и химически агрессивный, абразивный буровой раствор. Заметим, что навигационный аспект бурения порожден не только необходимостью попадания забоя скважины в заданную область земных недр, но и проводкой в соответствии с определенной траекторией профилем. Существуют два основных фактора искривления ствола естественный и искусственный. Естественное искривление ствола вызывается двумя причинами технологической и геологической.