Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Автоматизация — применение в сфере научной или производственной деятельности человека автоматических систем и автоматов, заменяющих труд человека работой машин и управляющих устройств.

Автоматика — область теоретических и прикладных знаний об автоматически действующих устройствах и системах; совокупность механизмов и устройств, действующих автоматически. Под автоматической системой понимается совокупность управляемого объекта и автоматических измерительных и управляющих устройств, а которой обработка информации, формирование команд и их преобразование в воздействие на управляемый объект осуществляются без участия человека. Объектами управления являются различные производственные процессы. станки и машины, механизмы, аппараты и их отдельные узлы, предназначенные для выполнения целенаправленной деятельности. Управляющим органом служит регулятор, вырабатывающий команды воздействия на объект управления.

Объект управления, скоммутированный с управляющим органом и представляющий с ним единое целое, называется автоматом. Так, забойный автомат подачи долота по перепаду давления для турбинного бурения представляет собой конструктивно объединенные золотник (управляющий орган) и гидравлический сервопривод (объект управления), автоматически осуществляющий осевую нагрузку на турбобур или его разгрузку.

Автоматизация может быть частичной или комплексной. При частичной автоматизации технологическая цепь производственного процесса состоит из механизированных и автоматизированных звеньев, то есть на одних участках выполнение технологических операций осуществляется машиной, управляемой человеком, на других —

автоматом. Частично автоматизированным может быть и технологический процесс, и его отдельные циклы, и промышленные установки, и агрегаты.

При комплексной автоматизации все звенья технологической цепи или узлы агрегата автоматизированы. Отличительной особенностью комплексной автоматизации производственного процесса является наличие взаимосвязанных автоматических звеньев, выполняющих технологические операции по жесткой программе. За человеком остается функция контроля автоматически действующих машин.

Высшая форма комплексной автоматизации — полная автоматизация, при которой человеком задается только цель управления. Реализация заданной цели полностью осуществляется исполнительными машинами, управляемыми компьютерами и автоматическими устройствами, которые обладают определенной свободой выбора управляющих действий на основе анализа внешних определяющих факторов с помощью ЭВМ. Таким образом, полнота автоматизации системы определяется уровнем ее возможностей как автомата.

Составной частью автоматики является теория автоматического управления. На основе этой теории разрабатываются общее принципы и методы управления, реализуемые в автоматических системах. Согласно теории, главными задачами, которые требуют своего разрешения при создании автоматической системы, являются следующие:

] .Определение критерия оптимизации процесса, то есть цели управления. При решении этой задачи важно установить математическую зависимость критерия от других величин, определяющих его технико-экономическую сущность. Так, одним из критериев оптимизации разведочного бурения является рейсовая скорость. Следовательно, цель управления — наибольшая рейсовая скорость. Математическое выражение цели — Уг= h/( i + Т ), где уг — рейсовая скорость; h — проходка за рейс; t — время чистого бурения; Т ~ время спуско-подъемных операций.

2. Разработка математической модели процесса, установле­ние количественных зависимостей между критерием и управляющими параметрам, то есть описание управляемого объекта. Описанием уп­

равляемого объекта для рейсовой скорости является зависимость (зависимости) типа УР =/(P, n,Q…), где Р, п и Q — соответственно, осевая нагрузка иа забой, частота вращения породоразрушающего инструмента и расход промывочной жидкости,.

3. Получение и передача информации, связанные с течением

процесса. Под решением проблемы понимается разработка необхо­

димых датчиков и другой измерительной техники. В рассматриваемом сяучае это датчики параметров Р, п , Q. и другие.

■^Преобразование информации, состоящее в усилении сигнала до уровня, обеспечивающего нх управляющее воздействие на объект в соответствии с алгоритмом управления. Для преобразования ин­

формации служат, например, усилители и сервомеханизмы, осуще­ствляющие подачу инструмента, изменение частоты его вращения,

расхода промывочной жидкости и т. д.

4. Надежность автоматической системы. В отличив от понятия автоматическая система, понятие система автоматического ршулирования, часто встречающееся в теории автоматического регулирования, трактуется как совокупность элементов (датчики, преобразователи, сервомеханизмы), входящая в виде управляющей части а

автоматическую систему.

Каждая система автоматического регулирования функционирует в соответствии с определенным алгоритмом, т. е. порядком регулирования (управления), под которым понимается совокупность математических действий для достижения поставленной цели, реализуемых регулятором. По существу составление алгоритма связано с решением второй задачи теории автоматического регулирования — задачи описания управляемого объекта, то есть составления его образа. Очевидно, что составление алгоритма может начинаться только после установления цели управления и критерия оптимизации процесса.

Понятие системы автоматического управления более широкое и относится к автоматическим системам, функционирующим на основании непрерывной отработки поступающей информации. Источником такой информации может быть сам процесс, выполняемый системой, то есть его выходные параметры. В этом случае говорят об обратной связи между выходными и управляющими параметрами процесса. Например, автоматическая система подачи инструмента иа забой увеличивает по определенному закону осевую нагрузку, которая в то же время не должна превысить некоторой заданной величины. Датчик осевой нагрузки в такой системе вырабатывает сигнал обратной связи; .при достижении критического значения нагрузки автоматическая система по сигналу датчика приостанавливает подачу или частично разгружает инструмент.

Источником информации может быть и любой другой процесс, прямо не связанный с управляемым, но воздействие которого в некоторых случаях должно учитываться алгоритмом управления.

Системы автоматического управления, действующие иа информационной основе, относятся к области кибернетики — иауки, изучающей принципы и законы управления различными объектами с целью достижения определенных результатов иа основании преобразования, передачи и использования информации.

| Jziamm —

Рис. 42. Схема автоматического регулирования режима промывки скважины

Рассмотрим для примера систему автоматического регулирования режима промывки скважии, рис.42. В данном случае закон регулирования простой. Объект регулирования (расход жидкости) действует на чувствительный орган (датчик), который выдаёт сигнал, поступающий в регулирующее устройство. Сигнал сравнивается с сигналом задатчика, который соответствует оптимальному количеству жидкости. Усиленная разность сигналов воздействует на кран регулятора, изменяющий подачу насоса в зависимости от знака разности.

Систему автоматического управления процессом бурения отличает сложный комплекс управляющих параметров: осевая нагрузка на забой, частота вращения инструмента, расход промывочной жидкости. Помимо анализа воздействия на процесс бурения перечисленных параметров, управляющая система должна реагировать и иа гак называемые возмущающие воздействия: изменение физико-механических свойств горной породы, степень зашламованности забоя, затупление инструмента и т. д.

Существующая, постоянно совершенствуемая технология бурения геологоразведочных скважин, оснащение бурового оборудования рядом контрольно­измерительных: приборов (КИП), психофизические и эргономические возможности буровика, форсирование режимов бурения — частоты вращения бурового инструмента, увеличение приводной мощности, применение разнообразных породоразрушающих инструментов (ПРИ) и др. — это факторы позволяющие влиять на повышение производительности буровых работ их качество и безопасность труда.

Скорость бурения по твёрдым горным породам достигает 1500 м/мес. Однако, в последние годы рост скоростей бурения замедлился, а в ряде геологоразведочных организаций остановился. Следует отметить, что экстенсивные факторы повышения производительности труда в геологоразведке исчерпали себя.

Скрытость процессов, проходящих иа забое скважины, сложное поведение бурильной колонны в скважине (растяжение-сжагие, скручивание, изгиб, трение о стенки скважины), неоднородность буримых пород, различные глубины скважин и др. факторы, постоянно меняющиеся по месту и времени, создают для буровика зачастую неразрешимую задачу по выбору оптимальных режимов бурения. Это приводит к частым авариям бурового инструмента в скважине. Вероятности возникновения аварий вынуждают снижать частоту вращения, осевую нагрузку на забой, и таким действием уменьшать скорость бурения.

Оснащение буровых станков контрольно — измерительными приборами (КИП) повышают степень информированности бурового мастера о процессах, происходящих иа забое. Применение КИП ие только способствует повышению производительности труда, но и создаёт предпосылки для оптимизации и автоматизации процессов бурения. Оптимизация и автоматизация процессов бурения с помощью различных систем автоматизированного управления процессом бурения (САУПБ) позволяет качественно улучшить основные показатели буровых работ:

-повысить эффективность управления станком;

-повысить надёжность эксплуатации бурового технологического инструмента; — создать возможности применения форсированных высоко скоростных режимов бурения;

-сократить расход породоразрушающего инструмента (в том числе алмазов); — устранить аварийность буровых работ по технологическим причинам;

-уменьшить психофизические нагрузки иа обслуживающий персонал;

-улучшить безопасность труда;

-повысить производительность буровых работ.

Комментарии запрещены.