Введение к работе
Актуальность темы. Пэвышение эффективности и качества бурения скважин зо многом определяется сокращением материальных и временных затрат на процесс бурения и ликвидацию аварийных ситуаций. Все это связано с совершенствованием технологии бурения сквалин, а именно с внедрением комплексов автоматизации и оптимизации технологических процессов, которые позволяют с наибольшим эффектом использовать оборудование для бурения и ремонта скважин, предотвратить перегрузки оборудования и инструмента, избегать непроизводственных простоев оборудования и, самое главное, снизить себестоимость метра проходки. Важная часть автоматизации и оптимизации процесса бурения нефтяных и газовых скважин - контроль, измерение и анализ полученных данных.
Из общего комплекса операций по проводке скважины можно выделить следующие параметры, которые играют существенную роль в увеличении технико-экономических показателей, безаварийного ведения технологического процесса бурения и уменьшения физиологической нагрузки бурилыдика. К ним относятся: проходка за рейс, механическая скорость, рейсовая скорость, экономическая скорость, поиск эффективной осевой нагрузки, момент повторения поиска эффективной осевой нагрузки, момент подъема долота по износу вооружения, точный останов замкового соединения бурильной колонны в зоне автоматического ключа при подъеме, допустимая скорость спуска бурильной колонны в скважину, длина спущенного инструмента и глубина скважины, место прихвата бурильного инструмента в скважине, срок слумЗы талевого каната. Все -эти параметры можно вычислить измеряя перемещение бурового инструмента.
В связи с этим дальнейшая разработка и исследование методов и средств измерения перемещения бурильной колонны является важной и актуальной народохозяйственной задачей.
Целью настоящей работы является разработка и исследование алгоритмов и устройств измерения перемещения бурильной колонны и реализация на их основе автоматизированной НШ.
Для достижения поставленной цели были решены следукше задачи:
- проведен анализ известных методов измерений'передакэ-
- і -
ния бурового инструмента;
исследован метод измерения перемещения бурового инструмента по углу поворота барабана буровой лебедки;
предложен и исследован метод повышения точности измерения, основанный на коррекции методической погрешности за счет более точного определения начала и конца движения бурильной колоннч;
разработана измерительная модель спуско-подгемного механизма буровой установки;
проведена проверка на адекватность измерительной модели спуеко-подъемного механизма буровой установки;
теоретически исследованы динамические процессы в спуско-подъемной системе буровой установки;
проведены эксперименты» подтверждающие теоретические выкладки;
разработав алгоритм измерения перемещения бурового инструмента;
проведен выбор и обоснование принципов построения ИКС, разработана структура ИИС, разработаны функциональные и принципиальные схемы основных блоков ИИС;
проведен анализ погрешности измерений перемещения бурового инструмента;
реализована и внедрена ИИС измерения параметров движения бурового инструмента.
Мегоды исследования основаны на использовании дифференциального и интегрального исчислений, теории измерений и теории погрешностей. Значительное внимание уделено вопросам экспериментальной проверки полученных теоретических результатов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложена классифиция методов и средств измерения перемещения бурового инструмента, которая позволила выделите существующие подходы при реализации технических средств измерения параметров движения бурового инструмента;
разработан модифицированный метод измерения перемещения бурового инструмента по углу поворота барабана буровой лебедки, который учитывает упругие свойства элементов, входящих в измерительную цепь
разработан я исследован метод повышения точности измерения, основанный на коррекции методической погрешности га счет
- 5 -более точного определения начала и конца двияения бурильной колонны;
разработана иатеьгатичэская модель слуско-подгекяого механизма буровой установки;
предложен метод определения дефоршций талового каната в процессе перемевдания бурового инструмента;
разработан и проанализирован алгоритм из.«эрения параметров движения бурового инструмента, исключавдий влияние деформации талевого каната на.точность измерения;
преялоаина структурная схема ИКС, «йгнкцйонадышз и принципиальные схемы основных блоков ИКС.
Практическая ценность работы состоит з сяедуюг^м:
разработана классификация ьэтодов и средств измерения перешшння бурового инструмента;
предложен метод повышения точности;измерения, основанный на коррекции методической погрешюсти за счет более точного определения начала и конца двдагенкя бурильной колонны;
разработаны алгоритмы и аппаратные- средства измерения перемести бурильной колонны;
разработана я практически реализована икс парзгютров движения бурильной колонны.
Реализация и внедрение результатов работа
Разработанная ШЮ параметров движения бурильной колонны внедрена в специальной проектно-коиструкторском бюро (СГЛБ) "Техноприбор" (г. Ташкент) в ршясах работы "Кошлеко специальных технических средств с програьааща управлением процессом бурения ехвакин для зон с ооишеявыия условиами- (КСТС "Узбе- і кистан-3").
Акты о внедрении результатов исследования приложены к диссертационной работе.
Апробация работа Оеновнкэ полояэния, выводы и результаты диссертационной работы докладывались п обсуддаянсь на:
- Всесовзной научно-технической конференции "Ейтемзяи-
ческое, алгоритшческое и техническое- обеспечение АСУ W
(г. Ташкент, 1988 г.);
Взесоюзноа научно-технической юнференции'"Вефть и га» Западной Сибири* (г. Тшень. 1S89 г.);
Всесоюзных научно-технических конференциях "Измерительные информационные системы"-(г. Ульяновск, 1989 г., г. Санкт-
П&тербург, 1991 г.). J '
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе S авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, содержит 116 страниц машинописного текста, 35 рисунков и 8 таблиц, список литературы из 71 наименования на 8 страницах.