Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Автоматизация технологических процессов, создание и внедрение авто­матизированных систем управления стали важнейшим направлением науч­но-технического прогресса в нефтяной и газовой промышленности.

Совершенствование технологии и улучшение экономических показате­лей бурения нефтяных и газовых скважин требуют все более широкого применения устройств контроля и автоматизации различных процессов бурения.

Во ВНИИКрнефти спроектировано САПР-бурение и АСУТП бурения, промывки и крепления скважин в области математического и информа­ционного обеспечения. Представлены методики контроля и управления тех­нологическими процессами промывки скважин, спуска обсадной колонны, приготовления, закачивания и продавливания тампонажного раствора для случаев реализации проектных решений и при отклонении от них; при этом использованы как детерминированный, так и вероятностный подходы к выбору управлений.

Приведены перечень исходной информации для функционирования программ выбора управляющих воздействий для каждой методики, список факторов, подлежащих контролю, и пример расчета.

Во ВНИИБТ разработаны автоматизированные системы управления технологическими параметрами бурения нефтяных и газовых скважин (АСУТП бурения) на уровне управления буровыми работами нефтедобыва­ющих объединений.

В число их входит ряд методик для оптимального управления работой долота, выделения зон аномальных пластовых давлений, прогнозирования 232 опасных ситуаций во время бурения и диспетчерского контроля процесса­ми строительства скважин.

Ориентировочная оценка эффективности внедрения АСУТП в бурение привела к годовой средней экономии 570 тыс. руб. на одну систему управ­ления для каждого внедрившего ее УБР. Оценка указывает на заметный народнохозяйственный эффект от применения разрабатываемой системы управления в отрасли бурения, требующей ускорения ее широкого внед­рения.

Использование микроэлектронной элементной базы в АСУТП бурения скважин

До настоящего времени в СССР при создании отдельных технических средств и в целом систем управления микрокомпьютерная техника не ис­пользовалась. Кроме того, готовых алгоритмов по контролю и управлению отдельными технологическими процессами в отечественной практике не имеется. Однако в последние годы в нашей стране уже освоен и выпускает­ся ряд микропроцессоров и микроЭВМ, т. е. создается необходимая техни­ческая база для разработки децентрализованных АСУТП бурения.

Создание АСУТП бурения затруднено вследствие специфики буро­вого производства:

значительная территориальная рассредоточенность буровых установок и изменение их местоположения при завершении технологического цикла в соответствии с перемещением фронта буровых работ;

большое разнообразие рельефа местности и климатических условий в различных районах бурения на суше и на море;

различные сложность и продолжительность технологических процессов бурения в зависимости от геологических условий и глубины скважины;

нестационарность технологических процессов, связанная с изменением геологических условий и состоянием бурового оборудования;

трудность получения ряда информативных характеристик физических свойств разбуриваемых пород и режимов бурения непосредственно с забоя скважины в процессе проходки и необходимость применения косвенных методов для их определения, что приводит к недостаточной точности в оп­ределении основных параметров, характеризующих состояние технологи­ческого объекта управления, а также к несвоевременности их получения (запаздывания);

значительная зависимость организационно-технических мероприятий от регламентов и режимов ведения технологических процессов;

большое число разнотипных технологических процессов и операций в цикле строительства скважин (механическое бурение, промывка, про­работка, спускоподъемные операции, приготовление бурового раствора и регулирование его свойств, цементирование, испытание продуктивных пластов, искривление ствола скважины в заданном направлении, геофизи­ческие исследования, освоение скважины и т. д), имеющих различный уро­вень автоматизации и обеспеченности контрольно-измерительными при­борами; •

все технологические процессы на буровой обслуживаются буровой брига­дой или передвижными службами обеспечения (ремонтной, тампонажной, геофизической и др.), приезжающими на объекты по вызову.

До последнего времени развитие АСУТП бурения было связано с су­щественной централизацией функций сбора, обработки, хранения и передачи данных, а также функций оперативного управления. Эта тенденция разви­вается в трех направлениях: территориальной централизации приборов, пере­хода к централизованному сбору информации, централизации обработки сигналов..

Система должна обеспечивать автоматизированное выполнение функций управления технологическими процессами бурения и производством буро­вых работ в рамках одного бурового предприятия.

В процессе разработки АСУТП в различных отраслях промышленности выявились недостатки, свойственные централизованной системе:

недостаточная надежность (например, даже при резервировании локаль­ных устройств, предотвращающих полный выход из строя управляющей системы, оптимальное управление при отказе какого-либо устройства ста­новится невозможным); .

ограниченная гибкость (программное обеспечение АСУТП создается обычно для заданного состава технологического оборудования, и измене­ние его или введение нового оборудования требуют существенного измене­ния всего комплекса программ);

высокая стоимость средств передачи данных при управлении рассредо­точенными объектами (промышленными комбинатами, магистральными трубопроводами, производственными установками, занимающими большую площадь, и т. п.).

Известны АСУТП, в которых стоимость линий связи составляет 75% стоимости всех технических средств.

В связи со всеми этими недостатками периодически возникал интерес к возможности децентрализации систем управления, причем это всякий раз стимулировалось соответствующими новинками в области технических средств.

Применение в настоящее время в децентрализованных АСУТП микро­процессоров в качестве основного функционального элемента обеспечивает их следующие преимущества:

упрощение программирования в связи с распределением программ в де­централизованных АСУ между отдельными процессорами, вследствие чего организация взаимодействия программ в децентрализованных системах несравненно проще, чем в АСУТП с одним процессором;

ускорение реакции в реальном времени, резко упрощающее проблемы дисциплины обслуживания и установления приоритетов;

повышенную надежность благодаря возможности выполнять некоторые вычисления параллельно более чем в одном процессоре;

простоту подключения к существующей вычислительной системе; возможность ввода систем в эксплуатацию по частям; линейную зависимость стоимости системы управления от объема выпол­няемых функций.

Эффективность и надежность АСУТП определяется в основном их структурой, техническими средствами и программным обеспечением.

За рубежом в настоящее время децентрализованные АСУТП уже находят довольно широкое применение.

Во ВНИИКАнефтегазе создана автоматизированная система контроля геометрических параметров ствола наклонно направленных скважин (КТС «Наклон») [6].

Комплекс состоит из автономного скважинного прибора (СП) и на­земного дешифратора с цифропечатающим устройством. Скважинный при­бор допускает свободный сброс внутрь колонны бурильных труб после окончания очередного рейса долота. Для эффективного использования при­бора в нижней части колонны бурильных труб должна быть установле­на немагнитная бурильная труба. После сброса скважинный прибор (СП) размещается внутри немагнитной бурильной трубы.

Во время подъема бурильного инструмента СП вместе с инструментом перемещается вдоль скважины и проводит измерения, необходимые для контроля траектории ствола скважины. Совмещение по времени техноло­гической операции (подъем инструмента для смены долота) с процессом измерения — одно из существенных преимуществ автономного инклиномет­ра по сравнению с инклинометрами на каротажном кабеле.

В автономном скважинном приборе измеряются зенитный угол, азимут и время.

Отличительная особенность КТС «Наклон» — применение цифровых методов обработки информации и заполнение информации с СП с ис­пользованием полупроводниковых запоминающих устройств в интеграль­ном исполнении. Цифровой код, соответствующий измеренным параметрам, ,заносится в блок памяти. Команда на измерение в зависимости от установ­ленного режима работы СП подается либо при прекращении движения колонны бурильных труб во время отвинчивания очередной свечи, либо через равные заданные интервалы времени (1 или 2 мин).

В качестве первичного преобразователя зенитного угла и азимута ис­пользуется соответствующий датчик серийного выпускаемого инклинометра КИТ. После окончания подъема колонны бурильных труб СП извлекают из немагнитной бурильной трубы и подключают к наземному устройству отображения и обработки информации (НУ), разработанному ВНИИКА — нефтегазом, совместно с МИНГ им. И. М. Губкина. Наземное устройство обеспечивает считывание информации с СП, ее первичную обработку, циф­ровую индикацию, а также управляет работой цифропечатающего устройства. Наземное устройство осуществляет также тестирование цифро­вой части как СП, так и НУ. На передней панели НУ индицируются номер точки замера, значение зенитного угла и азимута в этой точке, время измерения. .

Эта же информация выводится и на цифропечатающие устройства. Для привязки измерения к глубине скважины определяют длину свечей, извлеченных из скважины, и сопоставляют число извлеченных свечей с номером точки. Основные технические данные КТС «Наклон»: диапазон измерения зенитного угла 0—50°, погрешность измерения зенитного угла ±3°, диапазон измерения азимута 0^360°, погрешность измерения ази­мута ±4°, число тонек замера 85, диаметр скважинного прибора 60 мм.

Первичные данные по зенитному углу, азимуту и глубине, полученные с использованием КТС «Наклон», используются для определения траекто­рии ствола наклонно направленных скважин.

Наиболее эффективна обработка данных, полученных КТС «Наклон» и на ЭВМ по специально разработанным программам. В настоящее время разработан пакет прикладных программ. .

США — ведущая капиталистическая страна в области разработки и использования АСУТП в бурении скважин. Другие крупные нефтегазодо­бывающие страны, такие как Канада и страны Среднего Востока, исполь­зуют в основном опыт и технику США. В этой области также ведутся исследовательские работы во Франции, ФРГ, Чехословакии и Польше с ис­пользованием опыта ведущих фирм США.

Наиболее типичными АСУТП бурения скважин, принадлежащими ве­дущим фирмам США и находящимися в эксплуатации на различных месторождениях, являются системы: ДАТА (сбор и технический анализ данных) фирмы «Дрессер Магкобар», СДС (управление процессом буре­ния с помощью ЭВМ) фирм «Дрессер Индастриз» и «Бароид»; оптимиза­ции процесса бурения скважин фирмы «Амако Продакшн»; бурения сква­жин фирм «Мартин Деккер», «Тотко» и «Ком-Дрилл».

Для этих систем характерно то, что они применяют вычислительную технику для расчета оптимального процесса и выдачи значений управляю­щих воздействий, в результате чего становится возможным предотвраще­ние аварий, увеличивается скорость проходки.

Одни из перечисленных систем используют большие ЭВМ в исследова­тельских центрах, расположенных за сотни и тысячи километров и связан­ных с буровой посредством арендуемых телефонных линий, телетайпов, телеграфов (как система ДАТА).

Другие используют миниЭВМ, установленные вблизи буровой, регист­рирующие параметры бурения и выдающие показатели непосредственно в ходе бурового процесса. ЦВМ может быть запрограммирована для анализа поступающей информации и выдачи управляющих команд в соответствии с программами для различных ситуаций. Фирма «Амако Продакшн», напри­мер, использует системы дальней связи через спутник связи для передачи оперативной информации о проводке скважин в Северном море. Анализ информации опытными инженерами производится в ВЦ, и рекомендации по оптимизации параметров бурения и промывки передаются на скважины.

Использование системы дальней связи фирмы «Амако Продакшн» в ряде случаев оказалось экономичнее размещения малых ЭВМ и высококва­лифицированного персонала непосредственно на буровых. Успешное ис­пользование этой системы дало возможность фирме запланировать подклю­чение к исследовательскому центру в Талсе еще 6—8 буровых в Канаде, Европе и США. Применение ее позволило сократить расходы на буровой раствор на 25% и снизить стоимость проходки. Банк информации фирмы содержит данные о 5500 пробуренных скважинах. Систему космической связи, подобную той, которая налажена между Талсой и Северным морем, 236 можно использовать для обслуживания буровых практически в любом рай­оне, где имеется телефон или другие средства связи. Передача информа­ции с удаленных буровых в исследовательские центры через спутник связи обеспечивает: быстроту двусторонней связи передачи информации в любую точку земного шара; более широкое использование квалифицированной экспертизы без командирования высокооплачиваемых специалистов непос­редственно на буровые; большую точность информации по сравнению с информацией, котторая может быть получена на основании телефонного разговора; возможность кодирования передаваемых данных с целью даль­нейшего снижения стоимости информационной системы.

Анализ современного состояния и тенденций развития вычислительной техники показывает, что в США создана база для успешного функциони­рования АСУТП бурения скважин.

Совершенствование этой системы в США идет по пути более широкого использования ЦВМ третьего и четвертого поколений, а также посредством разработки новых более совершенных технических средств к ним. Наиболь­шее внимание уделяется техническим средствам, предназначенным для предотвращения выбросов из бурящейся скважины и создания противо­давления на устье скважины с целью уравновешивания АВПД (аномаль­но высоких пластовых давлений).

Разработана автоматическая пневмогидроэлектрическая система управ­ления штуцером, установленным на выкидной линии для бурового раство­ра. Эта система в течение ряда лет усовершенствовалась, в результате чего была создана система, способная автоматически управлять штуце­ром, установленным на выкидной линии бурового раствора, и тем’ самым поддерживать необходимое дифференциальное давление на забое бурящей­ся скважины. Система снабжена дистанционным пультом контроля и уп­равления, регистрирующим давление бурового раствора на входе и на вы­ходе из скважины, расход и плотность бурового раствора, что позволяет ликвидировать уже прризошедшие на скважине флюидопроявления.

Разработано устройство для автоматического регулирования забойного давления, которое регистрирует давление бурового раствора на входе и вы­ходе из скважины. С помощью пневматического аналогового счетчика осуществляется управление штуцером. Другое устройство для автомати­ческого поддержания постоянного давления на забое скважины посредст­вом регулируемого штуцера, установленного на выкидной линии бурового раствора, основано на изменении заранее выбранного давления закачива­ния бурового раствора в скважину. Это устройство снабжено пневматичес­кой системой регулирования.

Устройство долива скважины буровым раствором предназначено для поддержания постоянного давления на забое скважины с целью исключе­ния выбросов во время подъема бурового инструмента. Устройство содер­жит систему управления и сигнализации, состоящую из счетчика «свечей», подключенного к счетчику объема извлеченных бурильных труб, счетчика закачиваемого в скважину бурового раствора и контроллера, подключен­ного к датчикам уровня бурового раствора в скважине. Устройство снаб­жено резервуаром для бурового раствора, насосом и расходомером. По

мере извлечения бурильных труб скважина автоматически заполняется буровым раствором из резервуара.

Большой интерес представляет устройство для контроля и регулирова­ния параметров бурового раствора в циркуляционной системе скважины. Оно содержит сумматор бурового раствора в емкостях с датчиками уровня, датчик расхода на выкидной линии из скважины, насосы для долива скважины буровым раствором во время подъема бурового инструмента, звуковой сигнал и электросхему контроля и управления. Устройство обеспечивает контроль за поглощениями бурового раствора или конт­роль за возникновением выбросных ситуаций.

Предложен способ и разработана система обнаружения аномально высоких пластовых давлений (АВПД).

Электронная система контроля и наблюдения за параметрами процесса бурения скважин контролирует и обрабатывает следующие параметры: мощность на роторе, частоту вращения ротора, нагрузку на долото, ди­аметр скважин (диаметр долота), скорость проходки, и плотность бурового раствора.

Перечисленные параметры контролируются электронными датчиками любого типа, подключенными через буферные усилители к аналоговой ЭВМ, которая обрабатывает сигналы датчиков, выдавая с учетом глубины бурящейся скважины на трехканальный регистратор значения момента на роторе, скорости проходки и а-экспоненты, откорректированной с попра­вкой на плотность бурового раствора. Для расчета значений а-экспо­ненты ЭВМ использует данные о нагрузке на долото, скорости проходки, диаметре скважины и плотности бурового раствора, а данные о мощности, потребляемой ротором, и частоте его вращения используются для расчета значений момента на роторе. —

Эксплуатационные возможности АСУТП бурения скважин

АСУТП бурения скважин ДАТА фирмы «Дрессер Магкобар» проводит непрерывный сбор и запоминание данных в форме, пригодной для ввода в ЭВМ, с целью их анализа; при этом ЭВМ выдает оптимальные значения параметров процесса бурения скважины. На основании анализа данных ДАТА способна определять нагрузку на долото, частоту вращения ротора, время подъема долота, пластовое давление, внедрение пластовых флюидов в скважину (возникновение выбросной ситуации) или начало поглощения бурового раствора. При этом включается звуковая или световая сигнали­зация, оповещающая буровую бригаду о нарушении нормального процес­са бурения. Система способна обнаружить в буровом растворе жидкие углеводороды и газ и по их концентрации определить продуктивные пласты. ДАТА обслуживается двумя-тремя высококвалифицированными специалистами (операторами).

Применение системы фирмы «Ком-Дрилл» позволяет сократить расхо­ды на бурение скважин и предупредить различные аварии и осложнения. Эта система контролирует и регистрирует восемь параметров процесса бурения. На станции имеется вычислительное устройство ЭВМ (тип не 238 указан) с комплектом пяти программ, хранящихся на магнитной ленте: минимизации стоимости бурения, расчета оптимальных параметров цир­куляционной системы, расчета потерь давления, гидравлических расчетов при подъеме и спуске инструмента, глушения скважины.

Система фирмы «Дрилл Аутомейшн» позволяет полностью рассчиты­вать на вычислительной машине большинство буровых операций, а также обеспечивает дистанционное ручное управление процессами бурения при аварийных условиях работы. ‘

Система непрерывно контролирует 24 параметра. Цифровая система, кроме сбора информации и управления буровыми работами, осуществля­ет расчеты по оптимизации бурения, анализирует и выдает программы работ в аварийных ситуациях, информацию о состоянии буровых работ.

Система фирмы «Бароид» дает возможность получать информацию, облегчающую бурение глубоких скважин в сложных геолого-технологи — ческих условиях, и предназначена для сбора и интерпретации геологи­ческой информации, контроля и управления при бурении в целях пре­дупреждения аварийных ситуаций и осложнений, оптимизации процессов бурения в целях минимизации стоимости проводки скважины.

Система позволяет получать информацию о 53 технологических и геоло­гических параметрах бурения. Одна часть параметров регистрируется авто­матически, вторая — вручную с помощью лабораторных приборов, третья рассчитывается автоматически на ЭВМ, четвертая — оператором с по­мощью настольных мини-ЭВМ или калькуляторов.

Система имеет библиотеку программ для выполнения сложных расче­тов и анализа ситуаций при проводке скважин. Библиотека включает 18 программ по расчету параметров бурения, причем программы расчетов тех или иных параметров и процессов могут использоваться как при со­ставлении проектов бурения, так и при оперативном управлении.

С помощью системы фирмы «Тотко» автоматически измеряются 13 параметров бурения. Вычислительная машина, входящая в систему, может обслуживать либо- несколько буровых в пределах некоторого геофизи­ческого района, либо одну буровую, управляя процессом бурения.

Система фирмы «Мартин Деккер» позволяет контролировать до вось­ми переменных параметров бурения. Эти данные регистрируются на перфо­ленте в целях анализа и выбора оптимальной программы бурения. Вычис­лительная машина дистанционно управляет устройствами регулирования параметров бурения для оптимизации режимов проходки.

Кроме того, с помощью ЭВМ решаются задачи оптимизации процесса промывки, анализа параметров бурового раствора, расчета стоимостных показателей бурения и анализа данных и измерения кривизны скважины. Система содержит банк данных, который постоянно обновляется и выве­ряется с целью достижения минимума затрат на бурение.

Система фирмы «Смит Тул» осуществляет сбор и обработку данных бурения и обеспечивает автоматическое регулирование нагрузки на долото и частоты вращения ротора. Система состоит из трех основных элементов: блока регулирования, дистанционного визуального воспроизводящего уст­ройства, блока регистрации данных с вычислительным устройством.

Блок регулирования представляет собой портативную аналоговую вы­числительную машину, установленную около поста бурильщика. Он пред­назначен для управления лебедкой в целях поддержания постоянной энер­гии, подводимой к долоту, и ввода в вычислительное устройство сигналов о нагрузке на долото, частоте вращения ротора и произведении этих параметров.

Вычислительная машина непрерывно рассчитывает нагрузку на до­лото, при которой энергия, подводимая к долоту, была бы постоянна, и вырабатывает сигналы управления, которые воздействуют на тормоз ле­бедки.

Дистанционное воспроизводящее устройство смонтировано у поста бу­рильщика’ и позволяет ему непрерывно вести визуальное наблюдение за параметрами бурения.

Блок регистрации данных и вычислительное устройство обеспечивают цифровую регистрацию с помощью печатающего устройства следующих данных: механической скорости, коэффициента буримости, затрат на про­ходку, проходки на долото и времени работы долота на забое.

АСУТП бурения скважин фирмы «Амако Продакшн» уникальна вслед­ствие того, что она использует спутник связи для передачи оперативной информации на тысячи километров с нескольких бурящихся скважин в ВЦ, оснащенный большой ЭВМ, работающей в режиме разделения времени. Передача и обработка информации производятся в реальном масштабе времени. Эта система оказалась в ряде случаев (отдаленные, трудно­доступные районы) экономичнее систем с размещением малых ЭВМ и вы­сококвалифицированного персонала непосредственно на буровых.

Достижения в области технологии изготовления полупроводниковых интегральных схем с высоким уровнем интеграции (БКС) определили появление и быстрое развитие микропроцессорного направления в вычис­лительной технике (ЭВМ четвертого поколения).

Микропроцессоры появились менее 15 лет назад. Номенклатура изделий этого класса насчитывает свыше 300 типов микропроцессорных наборов и 360 типов микроЭВМ.

В разработке и производстве микропроцессоров и микроЭВМ в США участвуют более 20 основных ведущих фирм и более 50 фирм-посредников. Почти каждая фирма США выпускает одну или несколько моделей микро­ЭВМ.

Отечественная микропроцессорная техника начала развиваться лишь недавно, однако уже сегодня имеются серии микропроцессоров и микро­ЭВМ на их основе. Отличительная черта развития отечественной микропро­цессорной техники — создание унифицированных рядов микропроцессоров и микроЭВМ с широким диапазоном применения.

Успехи отечественной микропроцессорной техники положили начало созданию и развитию микропроцессорных вычислительных систем, включа­ющих унифицированные наборы моделей, объединенных единой унифици­рованной системной магистралью, совместных по математическому обеспе­чению с различными периферийными терминалами.

Дальнейшее развитие микропроцессорной техники связано с совер­

шенствованием технологии их изготовления (что влечет за собой сниже­ние стоимости, повышение мощности и надежности); повышением быстро­действия, увеличением разрядности, совершенствованием архитектуры и системы команд. Основные трудности — это разработка математического обеспечения и подготовка персонала для работы с микропроцессорной тех­никой.

Микропроцессоры и микроЭВМ, которые широко применяются во мно­гих отраслях, могут успешно использоваться и в бурении скважин. Приме­нение систем контрольно-измерительных приборов, базирующихся на микрокомпьютерах, позволяет снизить стоимость бурения на 15%.

Большой эффект от применения микроЭВМ и микрокомпьютеров может быть получен при бурении скважин на морских промыслах. На морской буровой и эксплуатационной платформе Статфиорд-А в Северном море введена в действие система диспетчерского управления и сбора данных (СКАДА).

Система содержит 34 микроЭВМ, каждая из которых обрабатывает определенный участок и передает информацию базовой ЭВМ, размещен­ной на платформе. Система, выполненная на базе комплексов фирм «Сименс», «Консверг Вапенфабрик», выдает данные персоналу на рабочем месте в графической форме. Имеются 16 дисплеев, которые представляют любую из 150 функций.

Из диспетчерской на платформе данные через спутник связи передают­ся на центральную ЭВМ, расположенную на берегу. Помимо преимуществ сбора информации, система СКАДА дает экономию за счет устранения кабельной связи.

Результаты внедрения АСУТП бурения скважин

Организациями и предприятиями Миннефтепрома и Минприбора раз­рабатывается АСУТП бурения с использованием микропроцессорной техники, мини — и микроЭВМ применительно к условиям ПО «Татнефть».

Двухуровневая система (буровая — диспетчерский пункт районной ин­женерно-технологической службы, охватывающей до 10 буровых устано­вок) строится на базе микроДАТ (КТС ЛИУС-2) на уровне буровой и микроДАТ и мини-ЭВМ линии СМ-4 на уровне ДП. Задачи системы — сбор и обработка технологической информации, подготовка и передача данных по радиоканалу (по запросу) на ДП. На ДП автоматически распознаются проводимые операции, вырабатываются рекомендации по осуществлению технологических процессов в случае их отклонения от нор­мативов, контроль и корректировка графика бурения.

Разработан технический проект АСУТП морского бурения для ста­ционарных многоярусных морских платформ.

Особенность этой системы — контроль и управление работой двух буро­вых станков, одновременно строящих два куста наклонно направленных скважин. Поэтому основная задача системы — контроль, прогнозирование и управление траекторией стволов наклонно направленных скважин для предотвращения их встречи и для попадания забоя в круг допуска.

Закончены опытно-конструкторские работы по созданию системы конт­роля геометрических параметров ствола наклонно направленных скважин. Эта система, включающая в себя комплекс технических средств, микро­ЭВМ и пакеты программ, мыслится как часть АСУТП бурения для рай­онов с кустовым бурением наклонно направленных скважин (Западная Си­бирь, Татария, морские месторождения).

Начаты разработки по созданию средств по обеспечению АСУТП, в частности, по созданию унифицированного приборного комплекса.

Во ВНИИКрнефти проведены работы по созданию формализованных методик выбора технических средств, технологических приемов, оптимизи­рованных рецептур циркулирующих сред, а также режимов промывки сква­жин. С целью реализации алгоритмов, являющихся конечным результатом разработки методик, созданы программы для ЭВМ типа М-222 и определен необходимый информационный массив для их функционирования. При создании алгоритмов были использованы современные научные представ­ления о процессе бурения нефтяных и газовых скважин и характеристики технических средств, серийно выпускаемых для нефтяной промышленности. Программы позволяют разработать проект промывки скважин при бурении на современном уровне научных представлений и технических возмож­ностей с помощью ЦВМ.

Во ВНИИКАнефтегазе разработан алгоритм функционирования систе­мы управления противовыбросным оборудованием (превенторами), даю­щий возможность рассчитать по входным данным изменение забойного давления, определить количество поступающего в скважину — раствора и выдать необходимые команды. Разработана структурная схема системы управления противовыбросовым оборудованием, а также технические тре­бования к системе. В функции системы управления противовыбросовым оборудованием входят сбор и первичная обработка информации, распоз­навание предаварийных ситуаций, распознавание вида проявлений, выдача рекомендаций по задавливанию проявлений, остановок технологического процесса, закрытие превенторов.

В соответствии с перечисленными функциями необходимо создание комплекса вычислительных и логических алгоритмов централизованного контроля и управления. В систему управления для обеспечения работы логического алгоритма распознавания должны быть включены анализато­ры по распознаванию следующих видов операций: механическое бурение, спуск и подъем бурильных труб, промывка и проработка ствола скважи­ны, другие работы.

Вероятность достоверного распознавания вида операций должна быть не ниже 0,997. Для успешного функционирования системы необходимо обеспечить контроль параметров бурового раствора: плотности, вязкости, СНС, газосодержания, расхода, солесодержания. Перечисленные парамет­ры следует измерять на входе и выходе из скважины. Кроме того, обяза­тельному контролю подлежат: давление в напорном трубопроводе, уровень бурового раствора в приемных емкостях, скорость истечения бурового раствора из скважины, механическая скорость проходки.

Технологические параметры, помимо передачи в вычислительный комплекс, должны регистрироваться на приборном щите вблизи бурильщи­ка. Все технические средства контроля должны состоять из отдельных бло­ков агрегатированного комплекса приборов с унифицированным выход­ным сигналом.

Дальнейшее развитие приборов и автоматизированных систем управле­ния технологическими процессами бурения, как показывает мировая и оте­чественная практика, будет связано с совершенствованием и созданием новых комплексов технических средств на базе микропроцессорной техники.

Ведущие фирмы США в области АСУТП бурения скважин:

Фирма «Бароид» непрерывно разрабатывает новые и совершенствует существующие приборы для анализа буровых растворов в полевых и лабо­раторных условиях.

Фирма «Дрессер Индастриз» является одним из лидеров по техни­ческому обслуживанию и производит буровой инструмент и оборудование, электронное регистрирующее и контрольное оборудование, КИП для буре­ния, добычи и разведки нефтяных и газовых месторождений.

Фирма «Амако Продакшн» разработала систему дальней связи буро­вой со своим исследовательским центром, система фирмы была применена на 500 бурящихся скважинах, для передачи данных использован спутник связи. В качестве терминальных устройств совместно с системой фирмы успешно работают АСУТП бурения скважин (например, система ДАТА).

Фирма «Тотко» разрабатывает и выпускает приборы для измерения и регистрации скорости проходки, расхода бурового раствора, объема и тем­пературы и другие; разрабатывает АСУТП бурения скважин.

Фирма «Мартин Деккер» специализируется в разработке и производ­стве приборов контроля процессов бурения и промывки скважин. Особое место в производстве деятельности фирмы занимают индикаторы веса бу­рового инструмента и пульт бурильщика. Помимо этого фирма разрабаты­вает и изготовляет сумматоры объема бурового раствора в емкостях, ма­нометры и плотномеры, а также АСУТП бурения скважин.

Комментарии запрещены.