Характеристики процесу буріння як об'єкта автоматизованого управління

Фахівці американської фірми IBM, що мають великий досвід в галузі створення керуючих систем з ЕОМ, для складних технологічних процесів, які потенційно необхідно автоматизувати, приводять наступні загальні характеристики і фактори:

. необхідність приватних і значних перебудов робочих режимів;

. потужність установки;

. обурення, що діють на процеси;

. складність процесу та ін

Процес буріння геологорозвідувальних свердловин характеризується частими і значними перебудовами робочих режимів. Це пов'язано як із частим стохастичним зміною властивостей разбуріваемих порід, так і з іншими факторами, наприклад, зміною властивостей породоруйнуючих інструменту в процесі буріння і очисного агента, подовженням бурильного валу; специфічними операціями, зумовленими постановкою інструменту на забою і його приробітків, підйомом керна, бурильних труб та ін На думку американських фахівців, потужність установки, виражена через розмір капіталовкладень, є одним з критеріїв для обгрунтування необхідності автоматизації технологічного процесу. При вартості системи, що управляє складним процесом, в середньому - рівною 300 тис. дол і дворічному терміні окупності вартість основних фондів повинна становити від 5 до 60 млн. дол (дані 1996 р.) Інша загальна особливість багатьох процесів, для яких обгрунтовано застосування автоматизованого управління - часті і сильні що відшкодовують дії, що призводять до економічних втрат.

Процес буріння, особливо глибоких свердловин, що протікає в умовах значної невизначеності, піддається сильним і непередбачуваним впливи, основа яких-як гірничо-геологічні, так і техніко-технологічні чинники.

Процес буріння є не тільки виробничим процесом з точки зору споживання матеріальних і трудових ресурсів і виробництва продукту праці в вигляді сформованого (пробуреного) стовбура свердловини та отриманого керна (за що, власне, і здійснюється оплата буровій бригаді), але також і науково-дослідним процесом, якщо мати на увазі основну мету виробництва бурових робіт - отримання інформації про будову земних надр.

Виникає парадокс: плануючи, проектуючи і нормуючи процес буріння, ми тим самим стверджуємо, що знаємо предмет праці - земні надра. Але свердловини бурят, отже, ми не знаємо предмета праці і прагнемо отримати нові знання про будову земних надр. Поки підготовляється процес буріння, його проектування ми розглядаємо як детермінований процес. Після початку буріння і під час буріння цей виробничий процес набуває характеру стохастичного, науково-дослідного, інформаційного процесу. Протиріччя між виробничим і науково-дослідним характером процесу буріння є його особливістю, яку необхідно враховувати при створенні системи автоматизованого управління.

З точки зору методики автоматичного керування процес буріння практично не досліджено. Аналіз діаграми запису параметрів режимів буріння, записаний з максимально допустимої частотою, показує практично безперервні зміни як параметрів, так і показників процесу буріння. З якою частотою потрібно керувати процесом буріння, як залежить його ефективність від частоти управління? При ручному управлінні ці питання не виникали. При автоматичному управлінні це завдання є принциповою.

Керуючі впливу від системи управління до керованого об'єкту повинні надходити своєчасно і відповідно до зміненими умовами буріння. Від швидкодії управління багато в чому висять якість управління і кінцевий результат. А оскільки процес буріння динамічний і вимагає частого коригування керуючих впливів, принаймні в сильно переміжних породах, то очевидно, що автоматизована система управління має перевагу перед людиною.

Складні з технологічною або експлуатаційної точки зору процеси можуть бути об'єктом автоматизації управління із застосуванням ЕОМ. Технологічна складність процесу буріння зумовлена великою кількістю технологічних змінних, значення яких тією чи іншою мірою визначають ефективність цього процесу, і безліччю взаємодій між ними, що вимагає додатки не завжди очевидних керуючих впливів. Це особливо проявляється в різних технологічних ситуаціях, від правильності розпізнавання яких залежать керуючі впливу буровиків. Експлуатаційна складність обумовлена технологічною складністю і характеризується вимогою ведення процесу буріння на оптимальному рівні, в межах встановленої системи обмежень. Це ускладнюється і тим, що бурильника для вибору правильного рішення необхідно пам'ятати і передісторію процесу буріння за порівняно тривалий період часу.

Ручне управління навіть двома-трьома параметрами процесу буріння на оптимальному рівні в умовах частоперемежающіхся порід і глибокої свердловини навряд чи можливо.

Автоматизоване управління процесом буріння дозволяє успішно змінювати практично одночасно два-три параметри з недоступною людині частотою. Отже, джерелом ефективності автоматизованого управління є, по крайней мірою, зменшення проміжку часу, пошук оптимального режиму, швидка перебудова з одного режиму на інший у зв'язку з зміненими умовами, а також практично повне виключення порушень процесу, що призводять до аварійних ситуацій. Крім того, стратегія управління процесом буріння може бути побудована на обліку обчислюваних показників (наприклад, поглиблення за оборот). Ці непрямі змінні розраховуються керуючої ЕОМ, що використовує інформацію про основні параметри процесу буріння, які вимірюються серійної контрольно-вимірювальної апаратурою.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.nashstroy.ru