Станции контроля и сбора информации
За последнее время в отечественной и зарубежной практике одним из направлений разработки средств контроля за бурением скважин является создание станций и комплексных лабораторий для сбора и обработки различных видов геолого-геофизической и технологической информации.
Так, фирмой «Дрессер Магкобар» создана станция, обеспечивающая контроль и регистрацию следующих параметров: нагрузки на долото; частоты вращения ротора; крутящего момента; расхода бурового раствора; давления на выходе насосов; плотности бурового раствора жидкости и ее температуры; реологических свойств и физико-химического состава бурового раствора; газокаротажа; физических свойств выбуренной породы.
Фирма «Ком-Дрилл Инк.» для прогнозирования аварийных осложнений разработала специальную систему, блок-схема которой приведена на рис. 1.6.
На протяжении всего периода пребывания долота на забое данные о фактических параметрах бурения поступают на телетайп.
В вычислительном устройстве на магнитной ленте для различных расчетов хранятся пять программ: минимизации стоимости бурения, расчета оптимальных параметров циркуляционной системы, расчета потерь давления, гидравлических расчетов при подъеме и спуске инструмента, глушения скважин.
Представляет интерес передвижная установка фирмы «Дрилл-Ау Мейшн Инк», позволяющая рассчитывать на ЭВМ управляющие воздействия для основных буровых операций, а также обеспечивающая дистанционное ручное управление процессами бурения в осложненных условиях.
Фирмой «Бароид» создана информационная система, позволяющая • управлять бурением с помощью ЭВМ, установленной на буровой в специальном вагоне. Аппаратура позволяет получать информацию о 53 параметрах бурения, причем 24 параметра аппаратура регистрирует автоматически, а остальные определяются лабораторными приборами или рассчитываются автоматически на ЭВМ или с помощью калькуляторов.
В США создана новая система управления бурением (СУБ), в основе которой лежит компьютер Микро-ПДП-11, в состав которого входит 16-битовый микропроцессор с 22-битовой адресацией, позволяющей осуществить обращение к памяти объемом до 4 млн. байт.
|
Датчик плотности раствора на входе |
|
Датчик плотности раствора на выходе |
|
Датчик расхода раствора на выходе |
|
Датчик объема раствора в емкостях |
|
[Преобразовэ тель |
Датчик частоты вращения долота
|
Датчик давления |
|
|
на стояке |
1 |
|
Регистратор |
, |
Цифровой |
|
счетчик |
Накопитель-
данных
|
гг
|
Телетайп
|
Трехточечное регистрирующее устройство |
|
Датчик глубины скважины |
|
Цифровой счетчик |
|
Датчик нагрузки |
1 1 , |
Преобразо |
|||
|
на крюке |
ватель |
|
Контрольно измерительный прибор |
|
Датчик числа ходов поршня насосов |
|
Цифровой счетчик |
Рис. 1.6. Блок-схема системы сбора информации фирмы «Ком-Дрилл Инк.»
СУБ собирает и обрабатывает все данные, поступающие с датчиков, а результаты обработки затем выводятся на экран видеотерминала или используются в дальнейшем для инженерных расчетов.
В функции СУБ входят: вывод на дисплей параметров бурения и СПО, технических данных буровой установки, телеметрических данных через определенные интервалы проходки, геофизических кривых в реальном масштабе времени, а также установление режима (бурения или СПО), измерение параметров, осуществление связи и отключения системы, система блокировки измерений.
Системный терминал оператора дает не только четкое представление о полученных им параметрах бурения, но также и о параметрах, собранных и обработанных вручную.
Современный уровень автоматизации бурения за рубежом характеризуется оснащением буровых установок приборами контроля и средствами управления параметрами производственных процессов, а также системами управления с использованием ЭВМ.
Представляет интерес применение ЭВМ в управлении процессом автоматизированной расстановки свечей бурильных труб при спускоподъемных операциях в морском бурении. Разработка фирмы «Б. И. Хагес» [18] позволяет сократить продолжительность операций примерно на 25%.
Сущность работы системы заключается в том, что с помощью ЭВМ, осуществляется расстановка свечей, направление перемещения, а также выбор режима управления захватами, подъемной головкой и защелкой пальца.
На дисплее оператор видит процесс действия захватов. Несущие консоли первоначально находятся в исходном положении в стороне от оси скважины. После подъема бурильных труб до необходимой высоты их устанавливают на плашки, затем подключают АСУ. Несущие консоли перемещаются к центру скважины и захватывают трубу для развинчивания. ЭВМ подает команды и Для последующих операций.
Для контроля основных технологических параметров режима бурения следует особо отметить разработки фирмы «Мартин Деккер» — комплексы Е, D, FS, как самые надежные в работе.
Агрегатное исполнение, взаимозаменяемость и унификация при небольшой номенклатуре средств позволяет потребителю выбирать необходимый набор информационно-измерительных систем.
Комплекс Е включает следующие устройства для измерения: веса инструмента на крюке и нагрузки на долото с индикатором AWE-9-2; крутящего момента при свинчивании и развинчивании инструмента Н6А-10Р, частоты вращения ротора Р379-35Р, числа ходов поршня насоса Р379-11Р в 1 мин, крутящего момента на роторе для цепного привода БАЭ-УР, давления нагнетания бурового раствора в скважину GM4-500KP, электрический четырехканальный регистратор Z204A с промежуточными преобразователями сигналов давления и интегрирующим прибором для измерения механической скорости бурения, измерительное устройство ТМ22ХЕ и суммирующий прибор для учета работы каната. Комплекс D включает следующие вычислительные устройства: AWE-9-2, Н6А-10Р, Р379-11Р, 72
Р379-35Р, FA9-YP, а также устройства для определения давления нагнетания бурового раствора СМ500К, гидропневматический семиканальный регистратор PG-067DK с промежуточными преобразователями электрических сигналов и интегрирующим устройством для регистрации механической скорости бурения, приспособление для передачи величины перемещения инструмента на преобразователь интегрирующего устройства регистрации механической скорости бурения, приспособление Т700 «Снеббер» для безопасного перепуска каната.
Комплекс типа FS включает устройства для измерения: веса инструмента на крюке и нагрузки на долото с индикатором AWA11K-10, крутящего момента при свинчивании и развинчивании бурильных труб Н6А-10Р, частоты вращения ротора Р379-35Р, давления нагнетания раствора в скважины GM6A-502, гидравлический регистратор веса инструмента с суточным диаграммным бланком.
Миннефтепромом СССР разработана и освоена производством передвижная лаборатория «Геотест-1», установленная в кузове фургона КУНГ — П6М. Она позволяет собирать и обрабатывать технологическую и геологическую информацию и обеспечивает: автоматический прием и преобразование сигналов от первичных преобразователей системы СКУБ и хроматографа станции АГКС-4АЦ; автоматическую по заданной программе аналоговую и цифровую регистрацию и индикацию параметров, возможность проведения экспресс-анализа шлака, представление информации в виде графических и табличных форм, осуществление оператором управления процессом бурения.
Технические данные лаборатории « Геотест-1 >
Число параметров:
TOC o "1-5" h z контролируемых………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 27
регистрируемых:
в аналоговой форме 15
в цифровой форме………………………………………………………………………………………………………………………. -……………….. 12
Питание:
напряжение, В……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 220 ±30
частота, Гц…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 50 + 0,5
Потребляемая мощность, кВ-А ……………………………………………………………………………………………………………. ^6
Масса, кг………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 850
В газовой промышленности для измерения технологических параметров бурения разработан и выпускается комплекс приборов «Красноград-1». Комплекс имеет четыре канала измерения и обеспечивает измерение усилия на талевом канате и долоте от 5 до 140 кН, крутящего момента на роторе до 30 кН-м и момента на ключе до 68 кН-м, давления буровой жидкости в нагнетательной линии до 25 МПа.
Находится в стадии разработки индикатор момента ротора ИМР-17М, предназначенный для постоянного контроля крутящего момента. Новый индикатор позволит осуществлять регистрацию моментов на валу ротора в диапазоне от 1 до 20 кН-м.
Для сбора и передачи в центральную службу различной информации о технологических параметрах бурения от группы бурящихся скважин на
суше и на море создан и внедрен комплекс приборов «Передача-1». Работая в автоматическом режиме или с управлением от ЭВМ по заданной программе, он способен контролировать и регулировать основные параметры бурения и прогнозировать аварийные ситуации. В качестве линий связи используется радиоканал, образованный с помощью ультракоротких волн.
Технические данные комплекса «Передача-1»
Число телеизмерений датчиков на одном контролируемом
TOC o "1-5" h z пункте (КП) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 8
Число КП………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… <16
Время опроса одного КП, с………………………………………………………………………………………………………………………….. <8
Дальность действия системы, км………………………………………………………………………………….. <40
Питание:
напряжение, В………………………………………………………………………………………………………………………………………. 220±зз
частота, Гц…………………………………………………………………………………………………………………………….. 50 ±1
Потребляемая мощность аппаратуры, В-А:
диспетчерского пункта (ДП) ………………………………………………………………………………………………. <2000
КП…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. <150
Диапазон температуры окружающей среды, °С …………………………………………. 5—50
Относительная влажность воздуха при температуре 35° С, % . 80
Габаритные размеры, мм:
шкафов, приборов и сигнализаторов 1800 Х 800 Х 800
стола диспетчера……………………………………………………………………………………………………………………… 2230 X 980X1000
аппаратуры КП 600 Х 400 Х 250
На основе анализа работы действующих в системе Мингазпрома СССР вычислительных центров (ВЦ) определен комплекс технических средств для создания отраслевой автоматизированной измерительной системы (ОАИС) бурения. В комплекс входят службы обработки информации бурения (СОИ), кустовые вычислительные центры НИИ (КИВЦ), информационные пункты объединений.
Практически каждое объединение Мингазпрома СССР имеет в своем распоряжении ЭВМ типа ЕС различных моделей, в связи с этим создание ОАИС не представляет собой сложности. В настоящее время все ПО, выполняющие буровые работы, укомплектованы средствами передачи данных типа ТА-600, УТ-5. Опыт функционирования СОИ СевказНИИгаз в Ставропольском УБР позволил заложить основы их применения. Несмотря на разные геолого-технические условия буровых работ в различных районах, комплектование технических средств проводится по одному и тому же принципу. Так, в каждом УБР должны быть СОИ, укомплектованные терминалами из серии ЕС-ЕСТЕЛ (ЕС-8501 и ЕС-8001). Терминал ЕС-8501 состоит из электрифицированной пишущей машинки, считывающего устройства для 8-канальной перфоленты или другого устройства и позволяет организовать передачу информации по двухпроводным каналам связи и радиорелейным линиям.
СОИ Ставропольского УБР дополнительно укомплектовано видеотерминалом ВП-1000 для осуществления диалога между УБР и отдаленными ВЦ.