Введение к работе
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Разведочное бурение было и останется одним из наиболее достоверных способов получения фактического материала при поисках, разведке и оцетсе месторождений полезных ископаемых.
Появляющиеся новые технические средства для проведения буровых работ не фазу находят применение в практике работ в связи с тел, что не всегда правильно оценивается эффективность внедряемой технологии по сравнению с базовой. Объективная оцешса технических федств и выбор оптимальных вариантов возможен лишь при сравнении результатов, полученных при работе на оптимальных режимах бурения.
Особо следует подчеркнуть, что отсутствие специальных технических федств, приборов и методик для разработки оптимальной технологии проведения буровых работ снижают эффективность разведочных работ и, как следствие, уменьшают прибыль.
Как показывает практика работ, на отработку оптимальной технологии требуется значительное время, что удлиняет сроки разведки месторождений.
Исходя из этого, можно сделать следующие вьпзоды:
весьма актуальной в настоящее время является разработка автоматизированной системы технологических исследований (АСТИ), позволяющей технологу повысить достовфность решаемых задач и снизить трудоемкость их решения;
одним из важнейших направлений является разработка методики оптимизации технологии бурения на объекте разведки.
Диссертационная работа является составной частью научно - исследовательской тематики, которая выполнялась в соответствии с отраслевыми планами Мингео СССР (1985-1991 г.), Роскомнедра (1991-1995) и ГП " Росуголь" (1993-1995), отраслевой лабораторией "Оптимум" ГУНПП Тебус" МГГА.
ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ - исследование процесса бурения в стендовых и производственных условиях для разработки требований к техническим федствам, алгоритмическому и программному обеспечению автоматизированной системы технологических исследований, а также разработка алгоритмов обработки полученной информации и методики выбора оптимального породоразрушающего инструмента для
АСТИ с целью повышения экономической эффективности процесса бурения.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Для достижения поставленной целя решались следующие задачи:
анализ состояния вопроса существующих разработок автоматизированных систем управления процессом бурения и автоматизированных систем технологических исследований;
разработка требований к техническим средствам АСТИ и к алгоритмическому обеспечению подсистем АСТИ;
разработка методики определения требований к статической погрешности информационно - измерительной системы АСТИ;
исследование спектральных характеристик сигналов измеряемых параметров режима бурения с целью разработки требований к подсистемам АСТИ;
изучеіше спектральных характеристик основных параметров буреній при работе бурильной колонны в режиме обратной прецессии с целью её диагностирования;
разработка алгоритма и устройства диагностирования обратной прецессии для АСТИ, систем управления и регулирования в реальном времени;
разработка алгоритмов предварительной обработки технологической информации АСТИ;
создание методики выбора оптимальной конструкции породо-разрушающего инструмента для конкретных геолого - технических условий, реализуемой в АСТИ;
внедрение результатов исследований в научно - практическую деятельность и в учебный процесс МГГА.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Поставленные задачи решались путем:
анализа и обобщения литературных и фондовых источников в области исследований;
проведения комплекса теоретических исследований;
- проведения производственных и стендовых экспериментальных
исследований, с использованием современных методов планирования
эксперимента.
Обоснованность разработанных автором теоретических положений, возможность их практической реализации (предложенных решений) проверена испытаниями в стендовых и производственных условиях.
При исследованиях применялась современная контрольно-измерительная аппаратура, специализированная система сбора информации и электронно вычислительная - техника. Обработка экспериментальных данных выполнена известными методами математической статистики и математической теории информации с применением современного программного обеспечения и ПЭВМ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Представленные в работе результаты исследований содержат решения малоизученных вопросов по соответствию требований задач оптимизации технологии буреній к техническим средствам, алгоритмическому и программному обеспечению автоматизированных систем исследования технологии. Научная новизна работы заключается в том, что автором:
1. Исследованы и разработаны новые подходы к оценке параметров
режима бурения, что обеспечивает возможность создаши автомати
зированной системы технологических исследований на новой теорети
ческой основе.
-
Разработана оригинальная методика оценки статической погрешности каналов измерения информационно - измерительной системы А.СТИ, в зависимости от вида и сложности решаемых задач и измеряемых критериев.
-
Исследованы спектральные характеристики основных измеряемых параметров режима бурения и разработаны требования к минимальной частоте квантования систем регулирования, управления и исследований. Разработаны требования к полосе пропускания информационно - измерительной системы АСТИ.
-
По результатам исследования спектральных характеристик, измеряемых параметров процесса бурения, при работе бурильной колонны в режиме "обратной прецессии", разработан программный алгоритм и структурная схема устройства для диагностирования "обратной прецессии" в процессе оперативного (ручного, автоматизированного) управления процессом бурения.
-
Разработана методика определения глубины фильтрации экспоненциальным сглаживающим фильтром для обработки технологической
информации, получаемой при проведении технологических исследований в реальном времени АСТИ.
6. Предложен оригинальный алгоритм выбора оптимальной конструкции породоразрушающего инструмента (иа примере алмазных коронок).
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ. ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ обоснована теоретически и подтверждена достаточным объемом экспернмеЕггальных и производственных исследований, сходимостью и повторяемостью их результатов, проверкой результатов в стендовых и производственных условиях.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. В результате исследований:
проведено комплексное исследование параметров процесса бурения, что обеспечивает возможность разработки и создания АСТИ;
разработана новая методика определения требований к статическим погрешностям каналов измерения информационно - измерительных систем в зависимости от структуры и сложности применяемого критерия оценки процесса (сложности решаемых задач);
создан алгоритм и структура устройства диагностирования обратной прецессии в реальном времени;
предложена методика оценки глубины сглаживающего экспоненциального фильтра для предварительной обработіси технологической информации;
разработаны алгоритмы оценки стационарности протекания технологического процесса бурения с помощью непараметрических статистик - критерия инверсий и критерия серий;
предложен алгоритм оценки оптимальности критерия управления для текущих условий бурения, исходя из стоимости одного метра бурения и алгоритм выбора оптимальной конструкции породоразрушающего инструмента (на примере алмазных коронок).
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения, разработанные в диссертации, докладьшались и обсуждались на научных конференциях профессорско - преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московского геологоразведочного института им. Серго Орджоникидзе (1986 -1988 г.г., 1991 -1995 г.г.), конференции молодых ученых ВИЭМС в 1989 г., 2-ом международном симпозиуме по бурению скважин в осложненных условиях (г. Санкт-Петербург, 1992 год), международных
выставках "Геологоразведка - 90" (г. Москва 1990 год) и "Геологоразведка - 1995" (г. Москва 1995 год).
ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертационной работы изложены в 2 брошюрах, 1 авторском свидетельстве, і положительном решении на выдачу патента, 9 статьях и 15 научно - исследовательских отчетах.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, пятихдав, заключения, списка использованной литературы, включающего наименований, и четырех приложений. Содержит-^.Я страниц машинописного текста, г/рисунков, <у таблиц.
