курсач. Гуреев. Краткая геологическая характеристика района внедрения 4 2 Основные понятия и определения автоматики 7 3 Основы технологических процессов бурения
 Скачать 187.17 Kb.
|
3 Основы технологических процессов буренияТехнологический процесс бурения скважин представляет собой разрушение горных пород и вынос разбуренной породы из скважины на дневную поверхность. Горные породы разрушают вращающимся долотом, которое закреплено на конце колонны бурильных труб. Осевая нагрузка на долото создается частью веса колонны бурильных труб. Выбуренная размельченная долотом порода выносится из скважины буровым раствором, который обычно закачивают в скважину по бурильным трубам, выходит через отверстия долота и поднимается на поверхность по кольцевому зазору между трубами и стенками скважины, оказывая гидростатическое давление на них. Характер технологического процесса бурения скважины не позволяет учитывать выработку отдельного рабочего буровой бригады. Весь комплекс работ по бурению и креплению скважины выполняется совместно всей буровой вахтой, состоящей, как правило, из четырех человек: бурильщика, помощника бурильщика, верхового и бурового рабочего. При проектировании технологических процессов бурения скважин часто возникает необходимость выявления на качественном уровне влияния отдельных факторов или же их комбинаций на результирующий параметр. Так, например, для выбора параметров режима бурения представляет практический интерес выяснить, оказывает ли существенное влияние изменение подачи насоса, частоты вращения бурильной колонны и их сочетание на проходку на долото в бурении или же каково влияние температуры, водоцементного отношения, содержания нефти на свойства ( показатель фильтрации, статическое напряжение сдвига, прочность при изгибе и др.) портландцементного раствора. Таким образом, технологический процесс бурения скважины, энергетические и технические факторы, которые в совокупности определяют вид кривой проходки, влияют и на машинное время подъема бурильной колонны. В связи с развитием методов оптимизации технологических процессов бурения скважин с применением средств вычислительной техники возникает задача представления основных параметров режима бурения в цифровой форме. Обоснована необходимость применения для гидравлического анализа технологических процессов бурения скважин и проектирования адаптационно-обучающихся моделей. Уменьшение машинного времени подъема бурильной колонны при бурении глубоких скважин связано как с улучшением технологического процесса бурения скважин, так и с повышением производительности подъемной части буровой установки. В настоящее время условно можно выделить два взаимосвязанных направления в разработке алгоритмов функционирования системы управления технологическим процессом бурения скважины. Набухание глин и цементов, представляющих собой неорганические полимеры силикатов и алюминатов, оказывает значительное влияние на технологические процессы бурения скважин. Набухание глинистых пород влияет на устойчивость стенок скважин и на качество вскрытия приаабойных пластов. Без достоверной, своевременной информации невозможны создание оптимизированных проектов строительства скважин, уменьшение числа аварий и осложнений при бурении скважин, ведение технологических процессов бурения скважин в оптимальных режимах, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели. Эффективность бурения скважин существенно зависит от достоверности результатов контроля технологических параметров режима углубления, промывки и крепления скважин, а также параметров буровых и тампонажных растворов, исходных материалов и др. Недостоверная информация о технологических параметрах процесса бурения скважин может привести к значительным технико-экономическим потерям, авариям. Поэтому вопросам разработки и внедрения метрологического обеспечения технологических процессов бурения скважин уделяется все большее внимание. 3.1 Описание технологических процессов бурения с позиции автоматизацииПод автоматизацией бурения понимается комплексная система автоматизации технологических процессов добычи нефти, её хранения, учета и наблюдения. Нефтедобывающая отрасль весьма интересна с точки зрения систем автоматизации. Но и требования, применяемые к создаваемым здесь системам АСУТП гораздо жестче. Процесс бурения, особенно глубоких скважин, протекающий в условиях значительной неопределенности, подвергается сильным и непредсказуемым возмущающим воздействиям, основа которых -как горно-геологические, так и технико-технологические факторы. С точки зрения методики автоматического управления процесс бурения практически не исследован. Анализ диаграммы записи параметров режимов бурения, записанный с максимально допустимой частотой, показывает практически непрерывные изменения как параметров, так и показателей процесса бурения. С какой частотой нужно управлять процессом бурения, как зависит его эффективность от частоты управления? При ручном управлении эти вопросы не возникали. При автоматическом управлении эта задача является принципиальной. Управляющие воздействия от системы управления к управляемому объекту должны поступать своевременно и в соответствии с изменившимися условиями бурения. От быстродействия управления во многом висят качество управления и конечный результат. А поскольку процесс бурения динамичен и требует частой корректировки управляющих воздействий, по крайней мере в сильно перемежающихся породах, то очевидно, что автоматизированная система управления обладает преимуществом перед человеком. Сложные с технологической или эксплуатационной точки зрения процессы могут быть объектом автоматизации управления с применением ЭВМ. Технологическая сложность процесса бурения обусловлена большим количеством технологических переменных, значения которых в той или иной степени определяют эффективность этого процесса, и множеством взаимодействий между ними, что требует приложения не всегда очевидных управляющих воздействий. Это особенно проявляется в различных технологических ситуациях, от правильности распознавания которых зависят управляющие воздействия бурильщиков. Эксплуатационная сложность обусловлена технологической сложностью и характеризуется требованием ведения процесса бурения на оптимальном уровне, в пределах установленной системы ограничений. Это усугубляется и тем, что бурильщику для выбора правильного решения необходимо помнить и предысторию процесса бурения за сравнительно длительный период времени. Ручное управление даже двумя-тремя параметрами процесса бурения на оптимальном уровне в условиях частоперемежающихся пород и глубокой скважины вряд ли возможно. Автоматизированное управление процессом бурения позволяет успешно изменять практически одновременно два-три параметра с недоступной человеку частотой. Следовательно, источником эффективности автоматизированного управления является, по крайней мере, уменьшение промежутка времени, поиск оптимального режима, быстрая перестройка с одного режима на другой в связи с изменившимися условиями, а также практически полное исключение нарушений процесса, приводящих к аварийным ситуациям. Кроме того, стратегия управления процессом бурения может быть построена на учете вычисляемых показателей (например, углубка за оборот). Эти косвенные переменные рассчитываются управляющей ЭВМ, использующей информацию об основных параметрах процесса бурения, которые измеряются серийной контрольно-измерительной аппаратурой. Ввиду специфики процесса нефтедобычи, проекты, связанные с его автоматизацией, и применяемые решения направлены не только на исключение влияние человеческого фактора и отказы производства, но и система должна быть значительно более устойчивой, чем во многих других сферах промышленности. Помимо прочего, еще на стадии проектирования систем промышленной автоматизации бурения и нефтедобычи, специалисты в обязательном порядке учитывают такие немаловажные моменты как удаленный мониторинг и логистическая составляющая (складирование и учет). В конечном мы можем получить максимально наглядную, интуитивно понятную, простую и информативную автоматизированную систему, адаптированную под конкретную задачу. Достигая практически полного исключения человеческого фактора, мы проектируем автоматизированные комплексы и системы автоматического управления, которые предусматривают контроль, архивацию, статистическую обработку технико-экономических показателей, удаленный доступ и мониторинг, а также визуальный контроль посредством применения систем видеонаблюдения. |