Повышение эффективности контроля технологического процесса разведочного бурения в трещиноватых горных породах

• Автор: Шаповал, Александр Андреевич
• Шифр специальности: 05.15.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ивано-Франковск
• Количество страниц: 186 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ШЕДШИЕ
1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ РАБОТ В ОБЛАСТИ КОНТРОЛЯ ПРИ ОПЕРАТИЕНОМ УПРАВЛЕНИИ ПРОЦЕССОМ БУРЕНИЯ

В ТРЕЩИНОВАТЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ

Общая характеристика информационного обеспечения

систем оперативного управления процессом бурения .

1.2.Существующие критерии и методы оценки степени трещиноватости горных пород .

1.3.Характеристика электроприводов буровых установок как элементов системы оперативного управления технологическим процессом бурения .

1.4.Анализ затрат мощности при бурении в трещиноватых породах.

1.5.Особенности оперативного управления процессом

бурения в трещиноватых породах.

1.6.Обоснование цели и постановка задач исследований . .
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ
2.1.Аналитические исследования изменения параметров режимов работы электронривода в зависимости от трещиноватости разбуриваемых горных пород.
2.2.Методика определения информативности технологических параметров процесса бурения
2.3.Анализ погрешностей измерения вращающего момента двигателей электроприводов буровых установок
2.4.Исследование погрешностей измерения механической скорости проходки скважин
2.5.Дискретизация процесса измерения технологических параметров при определении их показателей информативности
2.6.Выводы по второму разделу
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА БУРЕНИН С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗРАБОТАННЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ.
3.1.Разработка системы автоматического контроля и регистрации технологических параметров для
проведения экспериментальных исследований .
3.2.Определение вероятностных характеристик
технологических параметров процесса бурения .
3.3.Оценка влияния износа породоразрушающего инструмента
на изменение механической скорости проходки
3.4.Оценка погрешностей измерения механической
скорости проходки .
3.5.Исследование информативности технологических параметров процесса бурения в трещиноватых породах . . .
3.6.Выводы по третьему разделу .
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ОПЕРАТИЕНОМ
УПРАВЛЕНИИ ПРОЦЕССОМ БУРЕНИН
4.1.Обоснование требований к разработке технических средств контроля технологических параметров процесса бурения
4.2.Способ и устройства контроля механической скорости проходки и условного износа породоразрушающего инструмента
4.3.Измерение вращающего момента электропривода
буровой установки в процессе проходки скважины . . .
4.4.Определение трещиноватости горных пород по реакции
электропривода буровой установки
4.5.Техникоэкономические исследования разработанных средств контроля технологических параметров
процесса бурения .
4.5.1.Практическая реализация разработанных средств контроля для повышения эффективности процесса бурения разведочных скважин
4.5.2.Определение экономической эффективности
использования средств контроля технологических
параметров процесса бурения .
4.6.Выводы по четвертому разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Поэтому в настоящее время уделяется большое внимание разработке новых технических средств, позволяющих обеспечить оперативный контроль и эффективное управление буровыми работами. При этом одним из важных вопросов, подлежащих решению, является разработка информационных измерительных систем, использование которых позволит оптимизировать технологию бурения скважин при разработке определенного алгоритма функционирования системы управления. Согласно проведенному обобщению 7бЗ , выделены два взаимосвязанных направления в разработке алгоритмов функционирования системы оперативного управления технологическим процессом бурения. Первое направление связано с построением математических моделей на основе данных о физикомеханических свойствах горных пород и статистических показателей бурения в различных условиях 2, ,,,,,,4,9,4. Они представлены статическими моделями, отражающими зависимость между входными и выходными параметрами процесса бурения, по которым устанавливаются рациональные параметры режима бурения без учета их изменения в течение рейса. Ип се,пср,п,3 , 1. С критерий оптимизации например механическая или рейсовая скорость проходки, стоимость I м проходки и др. П частота вращения, расход промывочного агента. Второе направление предусматривает разработку активных методов поиска экстремума на основе локальных математических моделей, получаемых в реальном масштабе времени ,,,,1, . Сложность и недостаточная изученность технологического процесса бурения при этом требует использования в качестве математической модели системы зависимостей, учитывающих наиболее полное количество факторов, определяющих эффективность управления. При этом представляются наиболее эффективными методы построения моделей на основе активного эксперимента и группового учета аргументов МГУА ,,,,5Д . В качестве входных параметров модели, созданной по алгоритмам МГУА, использованы следующие 3 2 параметры режима бурения, проходка за рейс, глубина скважины, физикомеханические свойства и трещиноватость горных пород, угол наклона трещины, выход керна, тип породоразрушающего инструмента и величина его износа к началу и в течение рейса. Критерием оптимизации принята себестоимость бурения. В качестве ограничений выбраны верхний и нижний пределы изменения управляемых параметров,,затраты мощности на бурение, ресурс породоразрушающего инструмента, верхний и нижний пределы механической скорости проходки, ограничения на выход керна. Технологический процесс разведочного бурения характеризуется большой степенью неопределенности вследствие сложного характера взаимодействия системы управления с горногеологическими условиями проходДи скважин ,,,1 0 . Сложные взаимосвязи между входными и выходными переменными, распределенность во времени и пространстве, высокий уровень шумов, недостаточная априорная информация о закономерностях процесса и другие причины создают значительные трудности в создании адекватных моделей. Как и большинство технологических процессов, бурение разведочных скважин представляет собой случайный процесс, характеризующийся ся нестационарностью и нелинейностью, многомерностью, наличием внутренних обратных связей, с неполной априорной информацией о степени взаимосвязи между параметрами в условиях эксплуатации, что значительно усложняет его адекватное математическое описание как объекта управления ,,, . Необходимым требованием при моделировании является возможность измерения входных и выходных параметров, являющихся исходной информацией для идентификации технологического процесса бурения. При изучении технологических процессов бурения невозможно учесть влияние всех факторов, действующих на процесс, а также всех взаимосвязей, влияющих на его закономерности. Поэтому построение модели должно осуществляться по относительно небольшому количеству определяющих параметров, выбор которых обусловлен поставленной целью, наличием технических средств получения, передачи и обработки необходимой информации, уровнем теоретических исследований, разработанными алгоритмами и математическим обеспечением.