Idea Transcript
Министерс:тво об~вавмя Рос;_с:..,йс;ко_й _ф_е4ераu."" Российский r"ОСударственнwй университет нефти и rаза имени И.М.Губкмна Кафедра бурения нефтнных и rаэовых скважин
А.З.Левицкий, В.Г.Командровский, И.В.Шилкин
компьютерные и информационные технологии в решении задач
оnеративного управления бурением
Методическое руководство дnя студентов сnециаnьности
-
09.08.00
«Бурение нефтяных и rазовых скважин» к nрактическим
занятиям
no дисцимине
сКомnыотерные и информационные
техноnоrми в nромысловом деле»
Частt:t
1 - Информационные
и компt:tютернt:tае технологии
в обработке первичных данных в бурении с целt:tю повt:t1wения технико-экономических показателей буровых работ
Москва
1999
УДК 622.24,681.518 Компьютерные и информационные технологии в решении задач
оперативного
руководство. Часть
управления
1.
бурением.
И.В. Шилкин. -М.: РГУ нефти и газа,
В
руководсrве
Методическое
А.З. ЛевицiСИА, В.Г. Командровский,
приведена
1999--4:2. е.
методика решения ряда задач
оперативного управления. процессом бypeнiiJ[ с использованием
программнего обеспечения: на базе алгориtМоа. разработаиных на кафедре «Бурение нефтmых и газовых СIСВ8ЖИII» РГУ нефти и газа
им. И.М Губкина.
Часть
1
оперативной
методического руководства nосвящена данных текущего контроля
обработке
nроцесса бурения с целью nовыwения технико экономических nоказателей буровых работ на основе оnтимизации режима бурения и рационального исnользования ресурса долота.
Руководсrво предназначено для
студеиrов специалъности
09.08.00при проведении практических эaurиl в компьютерном классе, при курсовом и дИIIЛомном проеiСТИрОвании, а также для
С1)'дентов специальности
08.02.00 и слушаnтей ФПК.
Печатается по решению учебно-методичесхой комиссии. Рецензент- проф. А. В. Кичигин.
© РГУ
нефти н газа им. И. М. Губпна,
1999
3
L Вводная часn. 1. Общие nопоженмя
1.1. На с:оаремен.-юм зтаnе техничесхоrо nporpecca в области бурения глубокмх СIС88ЖМН на неф1ъ м газ вс6 болЫIJН значение nриобретает
no~t~~weниe
уровня
оnеративноrо
ynpaaneн~Ut
технолоrическиuи nроцессами на основе эначитеnьноrо усиления
информацмонноrо обеспечения буров~»~х работ 38 счет внедрения новейших
КОНТJ)ОIIЫЮ-И3мерителltНых
систем
м
комnыотернЬIХ
технологий дnя обработки nостуnаiОЩИХ nервичных данных. 1.2. Применение комnь10Т8рных технологий 1 обработке ИСПОЛЬ3088НИИ
Пер8ИЧНЬIХ
даННЫХ
текущего
1f0НТР0J1Я
и
nроцесса
бурения имеет ряд с:ущестннных преимущесrв:
•
воэможностъ
одновременной
обработки
эначитеt~~tноrо
количества nервмчных данных, nостуnающих иэ раэных источников
no
раэн~»~м каналам;
• nовышение темnов обрабсmси информации м сокращение сроков в~»~работки уnравленческих решений; • nовыwение качества информации 38 счет контроля достоверности nераичнЬIХ данных и отбраковки неrодн~»~х и ошибочнЬIХ; • снижение влияния субъекrивнЬIХ nредставлений оnератора nри выработке уnравленческих решений; . • оnеративное nривлечение обширной накоменной информации
при
оценке
ситуации
и
принятии
уnравленческих
решений;
• wирокое исnол113ование адаптивных моделей благодаря высокому быстродейсТ'аиiО ЭВМ; • возможность ревлиаации метода эксnертных оценок при анализе ситуаций в скважине и диагностировании осnожнений;
• соверwенствоаание самих а1:1rоритмов обработки nереичных данных и вырабо~ решений р1311ИЧНЫХ задач оnеративного уnравления nроцессами, происходящими в скважине.
1.3. Применекие IСОМПЬ!ОТеJ:НЫХ технологий nри обработке nерВИЧНЫХ ДЗННЬIХ ПО310ЛМТ nолучать ДОСТОверttуiО обобщенную информацию дnя передачи её в банк данных на Н81(0М8НИ8 с целью nоследующего испольэования.
1.4. Комnьютерная техника nоэаоляет nоnучмть обоснованную объективную оценку nроводимЬIХ работ и оформить ОТ'46Т (суточ!'fый рапорт)
no ним.
4 1.5. Учитывая сnецифику одновариантной информации, формирующейся в ходе бурения, при выработке управленческих решений главное внимание следует обращатъ на обоснование методик адаптации и коррекции моделей, описывающих реальный nроцесс, и на контроль nолучаемых по ним результатов.
1.6. По всей совокупности задач можно
выделить
следующие
сферы
оперативного nрименения
управления
компьютерных
технологий:
• непрерывный контроль и обработка постуnающих первичных данных, выбраковка негодных из них;
• оперативная коррекция
в
~аптация
случае
используемых
существенного
моделей
расхождения
с
и
их
реальным
nроцессом:
формирование прогноза последующего развития процесса по
•
адаптированной модели:
. • выборка наиболее · представительных покаэателей и анализ
по ним ситуации в скважине с nривлечением накоnленной в ЕД информации и имеющихся экспертных оценок:
• в
случае
наиболее
диагностирования
эффективного
слоеоба
осложнения
выбор
нормализации
из
ЕД
ситуации
из
имеющегося арсенала средств;
• формирование отчета о проведенных работах.
1.7.
Выбор математического обесnечения при использовании
ЭВМ для выработки уnравленческих решений зависит от характера и сnецифики рассматриваемой задачи оперативного управления.
2. Основы обработки nервичных данных текущего контроля с использованием компьютерных технологий 2.1. Текущая
информация
о
процессах,
скважине, формируется на базе необработанных первичных сведений
происходящих
в
исходных данных, т.е. о процессах и явлениях,
nроисходящих в скважине во время её проходки. Исходные данные постуnают в различном виде. Их носителями являются:
1) nоказания контрольно-измерительных приборов; 2) диаграммы регистрирующих nриборов, отображающие изменение
какого-либо nараметра nроцесса масштабе временном или масштабе nроходки;
или
nоказателя
в
буровой
по
З) устные сообщения бурового nерсонала;
4) документы.
систематическа.t
заполняемые
на
итогам выnолненных работ {вахтовый журнал, суточный рапорт и т.n.);
5 5) отчетные руководящие
документы, органы
и
периодически
содержащие
направnяемые
сводные
сведения
в о
выполненных работах и состоянии скважины;
8) данные
по
прове,qенным
в
скважине
rеофиэическим
иссnедованиям;
7) данные
контрольных
замеров
в
скважине
и
исnытаниЯ
мастов;
8) описание 9) сведения
керновоrо материала и uи1ама;
из
текущей
rеолоrической
документации
по
скважине и т.д.
Данные текущеrо контроля, необходимые для отелвживания процесса бурения и вырабаnм ~ений по оnеративному уnравлению, поступают от контрольно-измерительной апnаратуры.
2.2. Информация формируется на основе nервичных д2нных в результате их сбора, проверки, выбраковки, обработки и систематизации. Независимо от контролирующей системы и технолопии обработки nервичных данных получение качественной информации возможно лишь nри наличии надежных, достоверных и своевременных исходных данных.
2.3. Возможные
nричины
искажения,
недостоеерносnt
nервичных данных:
•
неправильная
тарировка
контрольно-измер111ТеJ1ЬНОЙ
зnnаратуры или запаздывание в её nроведении;
•
нарушения
в
работе
отдельных
звеньев
измерительiiой
системы:
•
выход
измеряемых
величин
эг
nределы
измерений,
установленные для аnnаратуры данной модификации;
•
недопустимые
изменения
параметров
s
тока
сети
электроснабжения и т.д.
2.4.
Искаженные первичные данные мoryr служить источником
ошибок при оценке ситуации и выработке уnравленческих решений. Поэтому данные, nоступающие от контрольно-измерительной аппаратуры, подлежат проверке, и обнаруженные дефектные данные выбра«овываются. Для контроля достоверносnt nервичных
данных задается некоторая их избыточность.
2.5.
В
ряду
вероятность играет
nрофилактических
искажения
исходных
систе~кая
мер,
данных,
nроверка
nозволяющих
снизить
первосrепенную
состояния
роль
контрольно
измерительной аnпаратуры, её нормальноrо функционирования и её
тестироаание
по
методикам
nравилами эксnлуатации.
и
в
сро~а1,
предусмотренные
6 2.6. Чтобы
повысить достоверность информации об ycnoaмRX nородОразруwающеrо инструмента на забое, о сопутствующих процессах, протекаJОЩМХ_ 1 стволе- ·СIС88ЖМны, м
работы
увеличить эффективность оnератм.Ного уnравnения, особенно, при
бурении
накпонно напревленных и горизсжтаnьных СIСВВЖИН,
в
сочетании .с наземной апnаратурой рекомендуется исnоnь3овать средства телеметрического контроnя.
При выnолнении ответсrннных работ, когда необходим особенно тщательный ·l,(oнтponlt происхОАJ'ЩИХ nроцессов, дnя nовышения надежности nредусматривают дублирование контролирующих сметем, наnример, nри цементиров~нии обсадной колонны Давnение нагнетания раствора контролируется на станции
СКЦ
и
дополнительно
по· Манометру,
устано~нному
на
цементировОА>Iной rоnовке.
2.7. Применяемая 1 бу.рении ~ьно-иэмерительная annapaтy,pa по точности обычно оtнос:мтся к кпассу 2,5, т.е. она nозволяет проводить измерения абсоnютных веnичин с точностью,
составnяющей 2,5 % от nредела измерения по uжane. Это означает, что абс:оrlютна,. величина nоrреwности по всей wкane остается nостоянной и et вnияние на точность мамерения 388ИСИТ от самой измеряемой величины. Этот момент необходимо особенно учитt.~вать, когда отсчет nроизводится вбnизи нижней rраницы wкаnы. ТаКим образом, nри измерении всегда · необходимо
учитывать
доnустимые
поrреwносrи;
соответствующие
кпассу
точности прибора. Боnее значительные nогреwности могут возникать из-за неnравиnьного выбора сnособа измерения иnи по техническим nричинам, связанным с дефектами в работе Nмеритеnьных сметем. Есnи nоrреwности nервой rpynnы необходимо учитывать и результат
измерения
рассматривать
как
некоторую
величину,
nоnадающую ·в доверитеnьный интервал, то nогреwности второй rруnпы
моrут
значительно
·
искажать
картину
и
приводить
.
к
ошибочным, неправиnьным оценкам реальной сиТуацИи. И позтому они оказываются
непригодными дnя .ВЬ/работкм управnенческих
решений.
' • 2.8. Выбраковка · искаженных, неТодных данных может nроизводиться по· несхоnьким признакам. На постумение негодных
данных может указывать:
1) откпонение воnреки
одного из двух контролируемых nараметров взаимосаЯ»t, существующей между ними
логической
(наnример, падение давnения нагнетания бурового раствора nри у_веnичении
интенсивности
nодачи,
снижении нагрузки на долото и т.n.);
рост
крутящего
момента
nри
7 2) а некоторых спучаях при коммексном контропе резкое значительное изменение какого-либо отдеnlаНоrо nараметра на фОне стабильных других связанных с ним nараметров (например, резкое изменение частоты вращения вала турбобура при nостоянных
значениях крутящего момента интенсивносrи nодачи nромывочной жидкости);
на
долоте
и
3) о менадежной работе или даже о выходе из строя какого либо канала_ I(Онтрольно-иэмерительной аnпаратуры может свидетельствовать тот факr, что nокаэанм nрибора остаются неизменными
(например,
при
проведении
показания
управnенческих
расходомера
на
воэдействий
наrнетатеnьной
линии
бурового насоса не реагируют на изменение чисnа двойных ходов поршней насоса и т. д.).
Следует nроисходит
nодчеркнуть,
множество
что
в
сопутствующих
· ·СIСiаЖИне одновременно nроцессов,
которые
по
разному моrут влиять на показания прибор()в, n03foмy по одному факту трудно делать заключение о иенадежиости аnnаратуры и
дефектном характере поступающих ·данных, и нередко нужны дополнительные наблюдения и проверка. 2.9. Надлежащим образом nровереиные и отобранные данные nостуnают на посnедующую обработку. Исnолыование ЭВМ для обрабоТI