Розробка методу контролю технічного стану шарошкових доліт в умовах невизначеності процесу буріння

Abstract

Дисертація присвячена розробці методу контролю технічного стану доліт, що базується на аналізі нечіткої (нечислової) інформації про параметри процесу буріння. Запропоновано новий метод контролю технічного стану шарошкових доліт на вибої свердловини, який включає в себе лінгвістичний опис технологічних ситуацій, що виникають в процесі буріння свердловин, і яким керуються технологи-ператори при прийнятті рішень про підйом долота для заміни в зв’язку із зношенням його опор чи озброєння. Метод дозволяє контролювати стан опор і озброєння шарошкових доліт у реальному масштабі часу, в умовах геолого-технологічної невизначеності, що дає можливість досягти вищих техніко-економічних показників процесу буріння та запобігти виникненню аварійних ситуацій. Основні результати роботи знайшли промислове впровадження на бурових підприємствах України, а також у навчальному процесі.

Диссертация посвящена разработке метода контроля технического состояния долот, базирующимся на анализе нечеткой (не числовой) информации о параметрах процесса бурения. Предложен новый метод контроля технического состояния шарошечных долот на забое скважины, включающий в себя лингвистическое описание технологических ситуаций, которые возникают в процессе бурения скважин, и которым руководствуются технологи-операторы при принятии решений о подъеме долота для замены в связи с износом его опор или вооружения. Метод позволяет контролировать состояние опор и вооружения шарошечных долот в реальном масштабе времени, в условиях геолого-технологической неопределенности, что дает возможность достичь более высоких технико-экономических показателей процесса бурения и предотвратить возникновение аварийных ситуаций. Основные результаты работы нашли промышленное внедрение на буровых предприятиях Украины, а также в учебном процессе. Диссертация состоит из вступления, пяти разделов и приложений. Во вступлении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и практическая ценность работы, отображены основные результаты работы, которые выносятся на защиту. В первом разделе проведен критический анализ методов и технических средств контроля состояния шарошечных долот в процессе бурении скважин на нефть и газ. Усовершенствована классификация методов контроля технического состояния долот. Проанализированы методы контроля технического состояния долот, на основе которых оценены новые разработки в этой области. Отмечено, что в связи с развитием методов теории нечетких множеств имеется возможность организации нового подхода к разработке методов контроля технического состояния долот, основанном на применении нечеткой логики для решения научной задачи контроля состояния долот в условиях неопределенности процесса бурения и выбрано направление исследований. Приведены общие сведения о процессе бурения и буровых долотах, как о контролируемом объекте и выбрано направление исследований. Во втором разделе разработаны теоретические положения метода контроля технического состояния шарошечных долот в условиях неопределенности процесса бурения и математическая диагностическая модель шарошечного долота. Проведено обоснование использования положений нечеткой логики для контроля состояния шарошечных долот. Сформулированы основные понятия и определения нечеткой логики, на основе которой в виде правил-продукций создана нечеткая математическая модель контроля технического состояния шарошечных долот. Параметры процесса бурения представлены в виде нечетких множеств, что позволило реализовать разработанный метод контроля с помощью серийных технических средств. В третьем разделе разработано методическое, техническое и программное обеспечение метода контроля состояния долот. Предложены методы и измерительная аппаратура, необходимая для получения непрерывной информации о технологических параметрах и показателях процесса бурения, которая была использована при разработке и исследовании метода контроля состояния шарошечных долот. Четвертый раздел посвящен разработке метода контроля технического состояния долот в условиях неопределенности процесса бурения на основе лингвистического описания, полученного в результате анализа промысловых данных о работе долот в режиме их катастрофического износа. Обоснован выбор частоты опроса датчиков системы контроля. Осуществлено реализацию разработанного метода контроля на базе DynStar и Ремиконт. Разработана алгоритмическая структура устройства контроля технического состояния долот.

В пятом разделе проведен анализ и обобщение результатов исследований метода контроля технического состояния долот в условиях неопределенности процесса бурения. Исследована общая погрешность измерений параметров процесса бурения. На основе методов теории вероятностей исследована точность и достоверность контроля технического состояния шарошечных долот, а также эффективность использования устройства в промысловых условиях. Рассчитана эффективность контроля технического состояния долот с помощью разработанного метода. Результаты исследований использованы в учебном процессе при изучении дисциплин “Автоматизаця технологических процессов”, “Технические средства автоматизации” для студентов специальности 7.092501 - Автоматизированное управление технологическими процессами и производствами. Демонстрационный образец устройства контроля технического состояния долот внедрен в учебный процесс в виде лабораторного стенда. Разработанный метод и рекомендации по его использованию приняты для внедрения на буровых предприятиях Украины: Долинском и Надворнянском УБР ОАО “Укрнефтъ”. Ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 145 тыс. грн.

The dissertation is devoted to development of a method of check of availability index of product of chisels basing on analysis fuzzy (not numeric) information on arguments of process of drilling The new method of check of improvement of rock bit on a bottom hole including the linguistic specification statement of technological situations, arising is proposed during well boring, and by which one the technologists - operatives are guided at acceptance of the decisions about rise of a chisel for substitution in connection with its wear. The method allows to monitor a state of bearings and arms of rock bit is continuum and realtime, in conditions of technological equivocation, that allows to achieve higher technical and economic indexs, and also to drill wells on oil and gas without emergencies The basic results of work are introduced at the chisel enterprises of Ukraine and in educational process.