Development of a drilling process control technique based on a comprehensive analysis of the criteria

Abstract

Соответствие требованиям к буровым работам достигается введением прогрессивных подходов в управлении процессом бурения. Основным требованием является снижение временных и материальных затрат на прохождение скважины. Повышение скорости бурения обеспечивается рациональным подбором породоразрушающего инструмента и режимов его использования. Разработка нового поколения породоразрушающего инструмента -трудоемкий процесс и нуждается в системном, комплексном подходе. Чтобы высокие затраты на разработку и изготовление инструмента окупались, не увеличивая существенно себестоимость буровых работ, значительное внимание следует уделять научно обоснованным методикам его отработки. При бурении скважин с применением забойных телеметрических систем при полном компьютерном сопровождении процесса бурения имеется обоснованная возможность использования методики управления, основанной на объективных результатах бурового процесса, поступающих непосредственно с забоя скважины в режиме реального времени. Применение полного факторного эксперимента является оправданным для обработки данных, влияющих на показатели бурения.Целью исследований является разработка методики управления процессом бурения на основе комплексного анализа критериев в режиме онлайн. Объекты исследований: механизм разрушения горной породы при бурении; параметры, влияющие на процесс бурения скважин; оптимизация процессов бурения скважин. В исследовании использованы: экспериментальное бурение алмазным инструментом на стенде, метод полного факторного эксперимента, аналитические исследования.В статье выделены факторы, влияющие на эффективность работы алмазного породоразрушающего инструмента в процессе бурения скважины, отмечены основные критерии, влияющие на эффективность процесса бурения. А также описан механизм объемного разрушения, определены условия разрушения горной породы при различных режимах бурения и зависимости изменения углубления за оборот от параметров режимов бурения. Рассмотрена методика управления параметрами режима бурения, позволяющая определить по косвенным признакам режим разрушения горной породы на забое скважины и выбрать оптимальные значения параметров режима бурения, которые соответствуют наиболее выгодным условиям. Ключевые слова: алмазное бурение; полный факторный эксперимент; алмазные буровые инструменты; управление процессом бурения; отработка бурового инструмента Как цитировать эту статью: Нескоромных В.В. Разработка методики управления процессом бурения на основе комплексного анализа критериев / В.В.Нескоромных, М.С.Попова // Записки Горного институ-

Современные Основы Автоматизации Управления Процессом Алмазного Бурения

“…Для разработки программного обеспечения такой вычислительной машины в качестве базиса принят алгоритм, в основу которого заложен расчет и анализ параметров механической скорости бурения и мощности в зависимости от изменения частоты в ращения, осевой нагрузки и углубления за оборот. Разработанный алгоритм позволяет в зависимости от сложи вшейся ситуации осуществлять регулирование показателей режима бурения до достижения оптимального состояния работы инструмента и поддерживать его в допустимых пределах [1,2]. Исходными да нными при этом в ыступают показатели частоты в ращения, осевой нагрузки, подачи пром ывочн ой жидкости, углубления за оборот, которые непрерывно и быстро должны обрабатываться компьютером.…”

“…5). Полученные линии являются результатом графической интерпретации математических моделей, отражающих зависимость механической скорости бурения (ν б ) и углубления за оборот (h о ) от частоты вращения (ω) и осевой нагрузки (Р ос ), полученных как: B, C, D, E, F, H, K, L, M, S -коэффициенты, рассчитываемые в соответствии с методикой полного факторного эксперимента [1,2,10].…”

“…Разработанный метод управления алмазным бурением на основе комплексного анализа критериев про-ходки скважин позволяет, опираясь на анализ горногеологических условий и ресурса инструмента, подбирать оптимальный режим его работы, способствующий щадящему износу инструмента при макс имально допустимой механической скорости бурения и минимальных затратах мощности [1,10,12].…”

“…Реализация описанного управления возможна п утем применения метода полного факторного эксп еримента, позволяющего, при наличии данных о характере взаимодействия режущей поверхности бурового инструмента с забоем скважины, строить математические модели, отражающие влияние параметров режима бурения (частоты вращения, осевой нагрузки и подачи промывочной жидкости) на показатели механической скорости бурения, углубления за оборот и энергоемкости бурового процесса [1,10,12]. Интегративный анализ получаемых таким образом зависимостей позволяет определять производительность буров ого инструмента, энергопотребление, эффек-тивность разрушения горной породы, делать вывод о состоянии инструмента (изношен/не изношен) и эффективности его эксплуатации, не прерывая процесс бурения.…”

Development of Mathematical Model for Controlling Drilling Parameters with Screw Downhole Motor

“…During drilling of extended directional and horizontal sections of wells using volumetric principle engines, part of axial load on the bit is not transmitted due to frictional force arising between walls of well and drilling tool [3].…”