Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обоснование актуальности темы. Цели и задачи исследования 9
1.1. Актуальность применения телеметрических систем контроля забойных параметров процесса бурения морских скважин 9
1.2. Обзор и анализ состояния работ по системам контроля забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин в России и за рубежом 16
1.3. Обзор и анализ результатов теоретических исследований, связанных с телеметрическими системами, с гидравлическим каналом связи 22
1.4. Основные задачи при создании и эксплуатации современных отечественных телеметрических систем 23
1.5. Выводы по главе 1 34
Глава 2. Исследование гидравлического канала связи. Построение математической модели и выбор основных параметров передатчика гидравлических импульсов. Исследование помех в гидравлическом канале 35
2.1. Основные уравнения гидравлического канала связи 35
2.2. Частотные характеристики гидравлической линии и их анализ 43
2.3. Структурная схема передатчика и её анализ 50
2.4. Частотные характеристики передатчика 63
2.5. Исследование и анализ помех в гидравлическом канале связи 67
2.6. Помехи, возникающие вследствие работы буровых насосов 68
2.7. Помехи, вызываемые работой бурового инструмента 75
2.8. Выводы по главе 2 79
Глава 3. Исследование влияния передающего модуля телеметрической системы на устойчивость работы гидравлических забойных двигателей различного типа и их воздействия на параметры гидравлического сигнала 82
3.1. Общий анализ 82
3.2. Взаимодействие телеметрической системы с серийным турбобуром 84
3.3. Взаимодействие телеметрической системы с турбобуром «спадающей к тормозу линией давления» 90
3.4. Взаимодействие телеметрической системы с винтовым забойным двигателем 93
3.5. Выводы по главе 3 97
Глава 4. Выбор и обоснование оптимального кода передачи для различных условий работы телеметрической системы. Разработка пакета программ для палубного модуля управления 99
4.1. Выбор и обоснование оптимального кода передачи 99
4.2. Разработка пакета программ для палубного модуля управления 107
4.3. Выводы по главе 4 123
Основные результаты и выводы 125
Список использованной литературы 126
- Обзор и анализ состояния работ по системам контроля забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин в России и за рубежом
- Частотные характеристики гидравлической линии и их анализ
- Взаимодействие телеметрической системы с серийным турбобуром
- Разработка пакета программ для палубного модуля управления
Введение к работе
Эффективность освоения морских нефтегазовых месторождений в значительной мере зависит от совершенства техники и технологии бурения скважин с большими отклонениями стволов от вертикали, с горизонтальными участками сравнительно большой протяженности, а также многоствольных скважин. Бурение таких скважин осуществляется, как правило, с применением телеметрических систем контроля забойных параметров непосредственно в процессе бурения (MWD-Measurement While Drilling - Измерения в процессе бурения) с использованием преимущественно гидравлического канала связи. В настоящее время в России телеметрические системы с гидравлическим каналом связи серийно не выпускаются, поэтому их вынужденно закупают за рубежом. Создание и организация производства отечественных телеметрических систем является важной и актуальной задачей, решение которой позволит значительно сократить капитальные и эксплуатационные затраты на освоение нефтегазовых месторождений континентального шельфа РФ.
За рубежом в течение последних 20 лет системы MWD и LWD переживают пик своего развития, что, прежде всего, обусловлено увеличением доли морского бурения в общем объёме буровых работ. Одной из основных особенностей морского бурения является большое число скважин, бурящихся с одной платформы, с большими отклонениями от вертикали, бурение многоствольных скважин, поэтому решение задачи обеспечения точности траекторий при бурении куста скважин с морской платформы или с применением подводных добычных комплексов напрямую связано с использованием телеметрических систем контроля забойных параметров. Свыше 95 % морских наклонно-направленных скважин на сегодняшний день буриться с использованием систем MWD. Более того, само понятие MWD объективно стало уже в значительной мере ассоциироваться с морским бурением.
Несмотря на то, что СССР в свое время был основоположником методов и средств контроля забойных параметров в процессе бурения, в настоя-
щее время в России, к сожалению, нет серийно выпускаемых конкурентоспособных телеметрических систем с гидравлическим каналом связи, и поэтому значительное место на Российском рынке занимают импортные телесистемы, занимающие лидирующее положение на зарубежных рынках, в основном, компаний Sperry-Sun (ставшей в последние время подразделением компании Halliburton), Schlumberger (в том числе ее подразделение Anadrill), Baker Hughes (на базе компании Eastman Teleco) и частично Geolink.
В настоящее время завершена подготовка Технико-экономического обоснования организации работ в ООО «ВНИИГАЗ» по созданию отечественных информационно-измерительных систем контроля забойных параметров бурения морских наклонно-направленных и горизонтальных скважин нового поколения, включающих как разработку и организацию производства самих телесистем, так и создание Центральной производственной и сервисной базы для выпуска, метрологической аттестации, сертификации и сервисного обслуживания телесистем.
Целью настоящей диссертационной работы является разработка моделей и методов анализа телеметрической системы контроля забойных параметров процесса бурения морских скважин с гидравлическим каналом связи.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:
Разработка метода анализа динамических характеристик телеметрической системы контроля забойных параметров бурения морских скважин с гидравлическим каналом связи.
Разработка математической модели и определение основных параметров передатчика гидравлических импульсов.
Разработка и обоснование метода выделения гидравлического сигнала на поверхности на фоне помех в гидравлическом канале связи при бурении морских скважин.
Определение основных параметров рабочего режима передающего модуля телесистемы с учетом его влияния на устойчивость работы гидравлических забойных двигателей различного типа и их воздей-
ствия на параметры гидравлического сигнала.
Разработка пакета прикладных программ, включая пользовательские интерфейсы палубного модуля управления телеметрической системы контроля забойных параметров бурения морских скважин.
Научная новизна результатов исследований определяется следующими защищаемыми положениями:
Разработан метод анализа динамических характеристик телеметрической системы контроля забойных параметров бурения морских скважин с гидравлическим каналом связи, позволяющий обосновать влияние параметров гидравлической линии на прием забойной информации.
Разработана математическая модель и определены основные параметры передатчика гидравлических импульсов, позволяющие повысить частоту передачи забойной информации.
Разработан метод распознавания гидравлического сигнала на поверхности на фоне помех в гидравлическом канале связи при бурении морских скважин.
Определены основные параметры рабочего режима передающего модуля телеметрической системы с учетом его влияния на устойчивость работы гидравлических забойных двигателей различного типа и их воздействия на параметры гидравлического сигнала.
Разработан пакет программ палубного модуля управления, включая пользовательские интерфейсы телеметрической системы контроля забойных параметров бурения морских скважин.
Реализация работы. Результаты работы использованы при разработке «Технико-экономического обоснования организации работ в ООО «ВНИИГАЗ» по созданию информационно-измерительных систем контроля забойных параметров бурения морских наклонно-направленных и горизонтальных скважин» и в проекте «Центральной производственной и сервисной базы ООО «ВНИИГАЗ» для сборки, испытаний, метрологической аттестации и сертификации информационно-измерительных систем контроля забойных
параметров бурения морских скважин». Результаты работы будут использованы для оптимизации количества скважин куста в проектах освоения морских месторождений (Штокмановское ГКМ, Северо-Каменномысское и др.) в соответствии с утвержденной программой работ ОАО «ГАЗПРОМ» на шельфе РФ до 2030 года.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях секции Ученого Совета ООО «ВНИРІГАЗ». Отдельные положения диссертации докладывались на конференции, посвященной пятидесятилетию ООО «ВНИИГАЗ», и на встрече специалистов ООО «ВНИИГАЗ» и компании Hydro (Осло, 2005), работающих в рамках программы совместных работ ООО «ВНИИГАЗ» и компании Hydro.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, четыре главы, основные результаты с выводами, список использованной литературы из 65 наименований. Содержание изложено на 130 страницах машинописного текста и включает 49 рисунков и 9 таблиц.
Обзор и анализ состояния работ по системам контроля забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин в России и за рубежом
Этапы развития техники и технологии контроля забойных параметров процесса бурения в значительной мере определялись проблемами, возникавшими с развитием самой технологии бурения. Можно без всякого преувеличения сказать, что техника и технология контроля забойных параметров бурения впервые зародилась в СССР [12]. Так, например, имевшие место в 50-х годах случаи внезапной остановки турбобуров в процессе бурения в режиме, близком к максимальной мощности турбины, привели к необходимости разработки, изготовления и использования в исследовательских целях проводного канала связи для передачи на поверхность информации о частоте вращения турбобура [12], [23], [37]. Несмотря на чрезвычайно низкую надежность такой линии связи (каждая бурильная труба заряжалась отрезками этой кабельной линии с соответствующими муфтовыми соединениями), тем не менее этот эксперимент позволил объяснить эффект и выдать соответствующие рекомендации, использованные впоследствии как при конструировании забойных двигателей, так и в технологии проводки скважин. Получившее развитие в 60-х годах в СССР электробурение, которое применялось также для проводки наклонно-направленных скважин, естественным образом стимулировало создание системы контроля инклинометрических параметров, передаваемых по кабелю электробура на поверхность [12], [30]. Примерно в это же время в СССР получила свое развитие телеметрическая система контроля забойных параметров с беспроводным электромагнитным каналом связи [12], [27]. Отсутствие информации о таком исключительно важном параметре турбинного бурения, как частота вращения турбобура (долота), стимулировало создание в 50-60 гг. в СССР гидротурботахометра ГТН [12], использовавшего гидравлический канал связи между забоем и устьем скважины. Следует отметить, что этот гидротурботахометр являлся единственным источником информации о процессе бурения на Кольской сверхглубокой скважине СГ-1 при глубинах свыше 10 тысяч метров, поскольку показания обычного датчика веса на неподвижном конце талевого каната по вполне понятным причинам являлись при таких глубинах неинформативными.
Начало интенсивного развития направления по созданию и промышленному применению систем MWD и LWD за рубежом относится к середине семидесятых годов и связано с соответствующим развитием техники и технологии бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, в том числе с морских стационарных платформ. Комплекс технических средств контроля забойных параметров процесса бурения можно разбить на следующие основные классы: телеметрические системы, с помощью которых осуществляется измерение забойных параметров и передача этой информации на поверхность по какому-либо каналу связи; автономные информационно-измерительные системы, с помощью которых забойная информация регистрируется, запоминается в блоке памяти и при очередном подъеме инструмента извлекается на поверхность; забойные системы управления, осуществляющие управление траекторией бурящейся скважины по забойным параметрам с помощью исполнительного органа, находящегося непосредственно на забое.
Телеметрические системы существуют различных модификаций в зависимости от используемого канала связи между забоем и устьем скважины (гидравлический, беспроводный электромагнитный, кабельный, акустический) и требуемого наружного диаметра корпуса глубинного устройства [9], [15], [25], [27].
Автономные информационно-измерительные системы применялись вначале, в основном, для контроля инклинометрических параметров в бурящейся скважине [15], а также для контроля некоторых геофизических параметров. В дальнейшем, с развитием информационно-измерительной и вычислительной техники, большая часть задач автономных систем стала решаться телеметрическими системами, снабженными соответствующими блоками памяти и автономными дополнительными источниками питания [15], [28].
В настоящее время ряд Российских компаний ведет работы в области бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, применяя экспериментальные образцы телесистем, в том числе с гидравлическим каналом связи собственной разработки. Такие системы оснащены, в основном, датчиками инклинометрических параметров (азимут, зенитный угол, угол установки отклонителя). Кроме того, на Российском рынке уже длительное время находят ограниченное применение телеметрические системы с электромагнитным каналом связи типа ЗИС [12], [39].
В настоящее время отечественной промышленностью выпускается несколько типов телеметрических систем с кабельным каналом связи, предназначенных для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин. К ним относятся: телеметрическая система типа ЭТО-2М; телеметрическая система «Пилот-БП26-01» конструкции Уфимского ГНПП «Пилот»; телеметрические системы под названием «Геонавигационный комплекс конструкции Самарского ЗАО НПФ «Самарские горизонты». Кроме них, выпускаются телеметрические системы с кабельной линией связи типа СТТ разработки ВНПО «Потенциал» (г. Харьков).
Работоспособная телеметрическая система с гидравлическим каналом связи, оснащенная соответствующим информационно-измерительным комплексом, представляет собой чрезвычайно сложное наукоемкое устройство не только и не столько с точки зрения аппаратно-программного обеспечения, сколько с точки зрения прецизионной механики и гидравлики, серийное изготовление которого под силу только специализированным производствам. Вдобавок внедрение подобных систем невозможно без соответствующих сервисных служб, оснащенных специализированными стендами для испытаний и сертификации узлов и системы в целом.
Частотные характеристики гидравлической линии и их анализ
Исследование выражений (2.24) и (2.25) наиболее просто и наглядно выполнить, используя известные частотные методы, поскольку их достаточно успешно можно проводить с использованием средств вычислительной техники. Нахождение же оригинала для таких сравнительно сложных функций, какими являются выражения (2.24) и (2.25), представляет собой чрезвычайно трудоемкую задачу, не говоря уже о том, что получающиеся решения в виде бесконечных рядов могут быть проанализированы для весьма ограниченного числа предельных случаев, лишенных наглядности, а подчас и физической сущности процесса. Большим преимуществом частотных методов является возможность непосредственного анализа переходных процессов, используя аппарат обратного преобразования Фурье, в том числе аппарат быстрого преобразования Фурье (БПФ), так как всегда имеется в виду применение средств вычислительной техники.
Как следует из выражений (2.24) (2.29), частотные характеристики гидравлической линии связи зависят от многих параметров (длины линии, коэффициента затухания, плотности бурового раствора, давления в компенсаторе и т.д.). Поэтому для анализа ЧХ была принята следующая методика: а). Производилось так называемое «центрирование» эксплуатационных и конструктивных параметров линии связи, т.е. определялись центральные значения всех варьируемых параметров; б). Анализировались ЧХ при изменении одного из параметров, сохраняя остальные параметры постоянными и равными их центральным значениям. В таблице 2.2 приведены центральные значения всех параметров. Таблица 2.2 - Центральные значения параметров Обозначение Наименование Размерность Значение с Скорость звука в жидкости в трубе м/с 1290 D Наружный диаметр бурильных труб м 0,127 d Внутренний диаметр бурильных труб м 0,109 Р Плотность жидкости кг/м3 1000 L Длина линии м 3000 а Коэффициент затухания 1/с 0,3 к« Основной конструктивный параметр компенсатора м3/Па С 2-Ю 8 тк Постоянная времени компенсатора с 0.2 Єяон Номинальный расход бурового раствора м3/с 0,03 /"ном Номинальное давление в компенсаторе Па 6-Ю6 г1 Гидравлическое сопротивление в начале линии Па-с/м3 49-106 Обозначение Наименование Размерность Значение
При росте давления (снижения значения коэффициента Кк компенсатора) сигнал по расходу снижается, а по давлению возрастает. Рис. 2.5 - АЧХ линии при различных значениях давления в компенсаторе При увеличении давления воздуха в компенсаторе в десять раз до значения (перекачка компенсатора) можно добиться того, что уровень сигнала по давлению на рабочих частотах станет сопоставимым с уровнем сигнала по расходу, а при дальнейшем увеличении давления превысит его, но при этом компенсатор перестанет выполнять свою непосредственную функцию. Из графика видно, что диаметр бурильных труб влияет главным образом на частотные характеристики сигнала по расходу. Это объясняется тем, что с одной стороны, от внутреннего диаметра труб зависит площадь сечения 5, а с другой стороны, внутренний диаметр влияет на коэффициент затухания а, который в большей мере влияет на сигнал по расходу (Рис. 2.3). Так, при изменении наружного диаметра трубы от 114 мм до 168 мм при сохранении неизменной кинематической вязкости раствора коэффициент затухания снижается почти в 2,5 раза.
Из построенных характеристик видно, что при наиболее неблагоприятных условиях работы телеметрической системы передачу информации с забоя необходимо осуществлять на частотах не превышающих 0.5 Гц, используя для приема сигнала датчик расхода, но даже в этом случае выделение сигнала на фоне помех является достаточно сложной задачей, требующей применения специальных конструктивных и программных решений. Приве денные зависимости построены для различных значении гидравлического сопротивления в конце линии.
Передатчик гидравлических импульсов (ПГИ) является основным элементом любой телеметрической системы с гидравлическим каналом связи, от качества и надежной работы которого зависит работоспособность телеметрической системы в целом. Приведенные ранее частотные характеристики были рассчитаны и построены при допущении, что ПГИ имеет достаточно широкую полосу частот. На самом же деле представляет интерес исследовать возможности гидравлического канала связи при работе с реальным передатчиком, который представляет собой довольно сложную динамическую систему, а поэтому имеет не только ограниченную полосу частот, но и при определенных условиях может потерять устойчивость.
Упрощенная схема ПГИ ПГИ представляет собой замкнутую маслонаполненную гидравлическую систему управления, исполнительным элементом которой является клапан-модулятор, перемещающийся относительно седла и частично перекрывающий проходное сечение для бурового раствора. Клапан-модулятор связан с поршнем сервоцилиндра, в который через управляемый от электронного модуля золотник с помощью насоса подается рабочая жидкость (масло АМГ-10). Насос приводится во вращение от шпинделя, который в свою очередь вращается с помощью нескольких секций турбин, приводимых во вращение от расхода бурового раствора.
Взаимодействие телеметрической системы с серийным турбобуром
Помимо проблемы выделения полезного сигнала на фоне помех при использовании гидравлического канала связи для передачи забойной информации (см. главу 4), существует другая важная проблема, связанная с совместной работой телеметрической системы и гидравлического забойного двигателя. Поскольку гидравлический канал служит для транспортирования энергии к забойному двигателю, а для передачи забойной информации используется энергия бурового раствора, телеметрическая система естественным образом влияет на работу гидравлического забойного двигателя. При срабатывании клапана-модулятора в нижнем сечении трубопровода создается положительный импульс давления, который из-за волновых свойств гидравлического канала приводит к возникновению отрицательного импульса расхода бурового раствора. Так как постоянная времени забойного двигателя, как правило, существенно меньше времени распространения волны до устья и обратно, то такое кратковременное снижение расхода бурового раствора через забойный двигатель приводит к соответствующему снижению вращающего момента и как следствие — к снижению частоты вращения долота. Это снижение частоты вращения усугубляется еще и тем, что при увеличении перепада давления, например, на винтовом забойном двигателе (от срабатывания клапана-модулятора) за счет роста гидравлической составляющей осевой нагрузки на долото увеличивается момент сопротивления. При работе с серийным турбобуром снижение вращающего момента и частоты вращения может привести при определенных условиях к резкой остановке турбобура [8], [32], а при работе с винтовым забойным двигателем - к его остановке за счет внутренней положительной обратной связи по гидравлической нагрузке на долото [8], [34], [36]. При работе с турбобуром с так называемой «падающей к тормозу линией давления» (например, А7Н4С) происходит снижение амплитуды импульса давления, передаваемого телесистемой, за счет уменьшения перепада давления на двигателе с уменьшением частоты вращения.
Таким образом, основной задачей при выборе параметров ПГИ является минимизация воздействия телеметрической системы на забойный двигатель, а также минимизация влияния гидравлического забойного двигателя на параметры передаваемых на поверхность гидравлических импульсов.
Вопросу, связанному с некоторыми особенностями совместной работы телесистемы с гидроканалом связи и забойного двигателя, посвящена работа [4], в которой рассмотрена (с определенными упрощениями) только одна из задач — определение вероятности безостановочной работы турбобура ЗТСІШ-195 для различных условий бурения. При этом в качестве основного возмущающего фактора рассмотрено изменение гидравлического сопротивления клапана-модулятора, хотя фактически из-за наличия в ПГИ блока стабилизации амплитуды следует рассматривать перепад давления на клапане, не зависящий от расхода.
В настоящей главе совместная работа телеметрической системы и гидравлического забойного двигателя рассмотрена в более общей постановке применительно к забойным двигателям различного типа и реальному ПГИ.
Динамические свойства забойных двигателей для бурения скважин детально рассмотрены в классических работах М.Г. Эскина [32], [33], [35], [36], [38] применительно к задачам исследования систем управления забойными двигателями. В настоящей работе этот аппарат был использован для решения поставленной выше задачи, при решении которой в качестве возмущающих воздействий были приняты изменения перепада давления в гидравлическом канале как линии с распределенными параметрами.
Для оценки влияния телеметрической системы на работу забойного двигателя нам необходимо определить зависимость изменения частоты вращения вала двигателя от установленной амплитуды импульсов давления. Решая систему уравнений (2.11) относительно изменения расхода на забое при перепаде давления на выходе ПТИ и принимая гидравлическое сопротивление на забое равным гидравлическому сопротивлению ЗД, получаем зависимость изменения расхода бурового раствора на входе забойного двигателя от амплитуды импульсов.
В работе [4] определялась вероятность безостановочной работы ЗД с использованием так называемой «задачи о выбросах», имея в виду, что двигатель подвержен воздействию стационарных случайных возмущений по моменту, которые приводят к изменениям частоты вращения вала ЗД. При этом предполагалось, что двигатель «заглохнет», как только частота вращения упадет до некоторого критического значения. В данной работе такой метод не был принят как основной, поскольку есть возможность определить изменения частоты вращения вала ЗД под действием возмущений по перепаду давления на клапане-модуляторе в детерминированной постановке задачи. Говоря о возможности остановки турбобура в период срабатывания клапана ПГИ телесистемы, необходимо отметить, что как было показано выше, при выборе амплитуды импульса в диапазоне до 3,0 МПа, в период действия импульса падение частоты вращения вала ЗД не приводит к остановке серийного турбобура. Однако, оценивая одновременное влияние случайных возмущений момента на долоте, следует сказать, что допустимое снижение расхода, при котором сохраняется устойчивая работа турбобура, составляет примерно 10%. В данном случае такое падение расхода имеет место при амплитуде импульсов 1,1-1,2 МПа, а при амплитуде импульса давления 2МПа падение расхода составляет уже 16%, что может привести к остановке двигателя. Одним из способов решения данной проблемы может служить увеличение гидравлического сопротивления ЗД-долота относительно сопротивления узла седло-клапан телеметрической системы, например, за счет установки насадок в долоте.
Разработка пакета программ для палубного модуля управления
Палубный модуль управления решает задачи приема, обработки и отображения в реальном масштабе времени информации, передаваемой глубинным устройством. Структура ПМУ включает в себя блок АЦП с коммутатором, персональный компьютер с графическим устройством, а также датчики давления и расхода бурового раствора, на основании показаний которых происходит выделение передаваемых с забоя данных. Кроме того, в ПМУ предусмотрена возможность подключения датчиков технологических параметров, измеряемых на буровой установке, для решения различных технологических задач бурения в сочетании с забойной информацией. Персональный компьютер ПМУ решает задачи цифровой обработки, хранения и отображения передаваемых с забоя данных. Показания датчиков передаются на компьютер с помощью цифрового радиоканала - это обеспечивает возможность размещения компьютера на посту бурильщика без прокладки дополнительной линии связи. Подключение датчиков к радиоканалу осуществляется через блок АЦП с коммутатором и радиомодемом. При использовании палубного модуля управления в условиях высокого уровня электромагнитных помех, вызванных расположенным в непосредственной близости технологическим оборудованием (например, на морских стационарных платформах), блок АЦП с коммутатором может устанавливаться непосредственно в корпусе компьютера, а подключение технологических датчиков осуществляется с помощью экранированного кабеля. Порядок и частота опроса датчиков определяется программируемым коммутатором. При использовании аналоговых датчиков сигнал предварительно преобразуется блоком АЦП, а затем передается на компьютер. После извлечении устройства глубинного на поверхность технологическая информация, сохраненная в процессе бурения на внутреннем постоянном запоминающем устройстве процессорного модуля, может быть перенесена на компьютер ПМУ через коммутационный порт без демонтажа телеметрической системы. При этом существует два варианта передачи данных: по радиоканалу, с использованием цифрового модема; непосредственно на переносной персональный компьютер с помощью USB кабеля.
Структурная схема палубного модуля управления показана на Рис. 4.3. В составе ПМУ используется персональный компьютер класса Р4 с тактовой частотой 1200 МГц. Это позволяет осуществлять цифровую фильтрацию, дальнейшую обработку и отображение поступающих данных в реальном масштабе времени.
Программное обеспечение (ПО) является одним из важных элементов телеметрической системы контроля забойных параметров в процессе бурения, и от его успешной работы во многом зависит эффективность применения телесистемы в процессе бурения. ПО телеметрической системы может быть условно разделено на две части: программный модуль, управляющий работой глубинного устройства; ПО, установленное компьютере палубного модуля управления телесистемы, представляющее собой пакет программных модулей.
Такое деление ПО телесистемы отражает не только пространственное размещение ПО, но и указывает на отличие решаемых им задач. В данной работе программное обеспечение глубинного устройства не рассматривается, поскольку его разработка представляет собой самостоятельную задачу, связанную в большей степени с вопросами работы процессорного модуля телекс) системы. В свою очередь программное обеспечение ПМУ предназначено для решения следующих задач: 1. Установка режима работы глубинного устройства перед спуском телеметрической системы на забой; 2. Настройка режима обработки данных в зависимости от режима бурения; 3. Выделение переданного с забоя сигнала на фоне случайных помех; 4. Декодирование переданной с забоя информации; 5. Считывание записанной информацию с карты памяти глубинного устройства, после извлечения его на поверхность; 6. Обеспечение визуального контроля технологических параметров в одном из рабочих режимов (оператора/технолога); 7. Структурирование и сохранение информации в базе данных; 8. Построение графических зависимостей технологических параметров от времени и глубины; 9. Построение трехмерной модели куста скважин, для оценки взаимного расположения пространственных траекторий скважин; Среди перечисленных выше задач необходимо выделить программный модуль, отвечающий за выделение переданного с забоя сигнала на фоне помех в гидравлическом канале связи.
Поскольку возрастание расхода носит неравномерный характер, процессорный модуль фиксирует напряжение на выходе генератора на установленном интервале времени, оценивая минимальный уровень расхода. Если значение расхода в течение установленного интервала не опускается ниже значения 7 л/с, при котором напряжение на выходе синхронного генератора УГ достигает номинального значения, процессорный модуль УГ запускает рабочую программу. На первом этапе выполнения программы процессорный модуль формирует на выходе установленный набор импульсов напряжения (тест-последовательность), которые поступают на вход ПГИ и передаются на поверхность. Структура данной тест-последовательности строго определена и имеет следующий вид: сначала формируется меандр из 8 прямоугольных импульсов длительностью 4с каждый и следующих за ними двух коротких импульсов длительностью 2с, после этого наступает пауза длительностью 112с, в конце которой передаются 2 коротких импульса длительностью 1с с паузой между ними в 16с. За время передачи тест-последовательности из 8 импульсов, компьютер палубного модуля управления осуществляет автоматическую настройку коэффициентов усиления и смещения по каналам расхода и давления таким образом, чтобы убрать постоянную составляющую и установить оптимальный для последующей обработки коэффициент усиления, при котором помеха не вызывает возникновения ложных импульсов. Два последних коротких импульса тест-последовательности служат для точной фиксации начала последующей паузы.
