«Компьютеризация процессов бурения»

Реферат: «Компьютеризация процессов бурения» ФТПУ 7.1-21/1

Федеральное агентство по образованию

Государственное профессиональное учреждение

Высшего профессионального образования

Томский политехнический университет

Кафедра информатики

и проектирования систем

Реферат на тему «Компьютеризация процессов бурения»

Выполнил студент группы 2450

Докторенко И. Я.

Принял: доцент, к.т.н Хамухин А.А.

Томск – 2006

Содержание.

Введение.

Компьютеризация технологического процесса составляет важную часть научно-технического прогресса в проведении геологоразведочных работ. Теоретические исследования в области совершенствования управления процессом бурения и его оптимизации получили новые возможности практической реализации с появлением управляющей микропроцессорной техники и созданием на ее основе систем компьютеризированного управления.

В отрасли в течение ряда лет проводятся исследования по созданию микропроцессорных систем компьютеризированного управления геологоразведочным бурением, реализующие методы и средства универсального, многофункционального управления, способного в отличие от жестких аналоговых решений осуществлять гибкую технологию бурения.

Разнообразные образцы систем компьютеризированного управления процессом бурения разведочных скважин на твердые полезные ископаемые позволяют не только управлять процессом бурения в реальном времени по любому из известных алгоритмов, но и собирать, накапливать и обрабатывать информацию о процессе бурения, а также диагностировать работоспособность отдельных узлов и механизмов.

Компьютеризация технологических процессов на основе современной техники должна обеспечить интенсификацию производства, повышение качества и снижение себестоимости продукции.

Необходимость этого вытекает из анализа производственной деятельности геологоразведочных организаций по выполнению плановых заданий. Несмотря на то, что внедрение современного оборудования, инструментов, прогрессивной технологии бурения, средств механизации и компьютеризации отдельных операций, совершенствование организации труда в целом обеспечило выполнение этих заданий, в разведочном бурении остаются значительные резервы повышения производительности труда и улучшения его технико-экономических показателей. Эти резервы заключаются, в оптимизации и компьютеризации оперативного управления процессом бурения скважин и в совершенствовании организации работ.

Сегодня, в условиях интенсифицированного производства, возросших скоростей бурения резко повысилась физическая нагрузка на буровой персонал. Учитывая также и тенденцию к росту глубин бурения разведочных поисковых скважин, можно утверждать, что возросли психологическая нагрузка и ответственность за решения, принимаемые бурильщиком в процессе бурения. Уже сейчас время простоев из-за неправильных технологических решений в процессе бурения составляет 5-7% общего баланса рабочего времени.

Процесс бурения, особенно глубоких скважин, протекающий в условиях значительной неопределенности, подвергается сильным и непредсказуемым возмущающим воздействиям, основа которых – как горно-геологические, так и технико-технологические факторы. Буровики знают насколько проектный геологический разрез может отличаться от фактического, а следовательно, проектная технология бурения – от фактической. Бурильщику приходится отступать от проектной технологии, использовать свой опыт, знания, интуицию, чтобы вовремя обнаружить изменение категории буримости пород, неблагоприятную технологическую ситуацию; хорошие мастера работают на грани искусства. Поэтому научить бурить хорошо, не задавать проектные параметры режимов бурения, а варьировать ими в зависимости от условий очень сложно. Намного быстрее и дешевле научить бурильщика пользоваться системой компьютеризированного управления процессом бурения, которая будет выбирать и поддерживать оптимальные режимы бурения в соответствии с заданными критериями оптимальности и в рамках установленных ограничений. С помощью систем компьютеризированного управления можно более жестко нормировать процесс бурения, широко внедрять передовые технологии бурения.[2] [СОДЕРЖАНИЕ]

Станция контроля процесса бурения Леуза-2

Cтанции контроля процесса бурения «Леуза-2» в настоящее время работают в Башкирии, Оренбурге, Татарии, Удмуртии, Коми, Западной Сибири, Республике Беларусь! (работали и в Мавритании - в составе станции ГТИ "Геотест-5")

Назначение

Непрерывный контроль и регистрация технологических параметров процесса бурения с целью оперативного управления бурением и оптимальной, безаварийной проводки скважины.

Область применения

Бурение скважин на нефть и газ. Контроль процесса бурения. Геолого-технологические исследования скважин. Удаленный мониторинг скважин.

Используя буровые станции «Леуза-2» и используя систему удалённого мониторинга скважин(RT-Leuza), можно наблюдать ход бурения ваших скважин в реальном времени и вносить коррективы, находясь в своем офисе.

"Леуза-2" с беспроводной связью - см. Состав станции, п. 5.

Состав станции

1.Датчики технологических параметров бурения /базовый вариант из 8 датчиков/

Датчик давления ПЖ на входе

Датчик оборотов вала буровой лебедки (датчик глубины)

Датчик крутящего момента на роторе

Датчик уровня ПЖ в приемной емкости

Датчик нагрузки на крюке

Датчик плотности ПЖ в приемной емкости

Датчик ходов насоса

Датчик потока (расхода) ПЖ на выходе

2.Пульт бурильщика

Количество контролируемых параметров: от 8
   Уровень входных сигналов, В: 0-5; 0-10
   Габариты, мм: 600×400×120
   Температура окружающей среды, °С: -45...+50

3. Сигнальное устройство

- световой индикатор (фонарь)
- звуковая сирена

4. Рабочее место оператора

    - компьютер;
    - принтер;
    - программы:
        Регистрация
        DrillRep
        GeoData и др.

! 5. Технические средства* беспроводной передачи данных с пульта бурильщика на компьютер

- устройство беспроводной передачи/приема данных (комплекс: радиомодем-антенна-кабель) - 2 шт.
/Дальность действия - 1,5 км в прямой видимости/

! 6. Технические средства и ПО* передачи данных с буровой

- модем (радиомодем, GSM-модем)
- программное обеспечение приема/передачи данных

! См. расширенный вариант - систему удаленного мониторинга "RT-Leuza"

* - поставляется по желанию заказчика.

Выносной пульт бурильщика осуществляет сбор и визуализацию информации с датчиков.

Компьютер на рабочем месте мастера (оператора) в автоматическом режиме принимает и обрабатывает информацию с пульта бурильщика и позволяет оперативно решать задачи по контролю и управлению процессом бурения.

Регистрируемая информация накапливается в базе данных реального времени.

Система регистрации распознает в автоматическом режиме аварийные ситуации и сигнализирует о них, включая сигнальное устройство.

Размещение

Датчики устанавливаются на буровом оборудовании (см. схема расположения датчиков на буровой).

Пульт бурильщика устанавливается на буровой на удалении 3-5 м от бурильщика.

Рабочее место оператора размещается в любом отапливаемом помещении на буровой.

Каналы связи для передачи информации с буровой (по выбору заказчика):

существующие телефонные линии с использованием обычного модема;
радиоканал (расстояние 10-20 км) с использованием радиомодема;
сотовая связь с использованием GSM-модема;
спутниковая связь.

Система может быть укомплектована другим набором датчиков, либо дополнительными датчиками.

При подключении более 12 датчиков используется распредкоробка на необходимое количество дополнительных датчиков. [1] [СОДЕРЖАНИЕ]

Система удаленного мониторинга скважин "RT-Leuza"

Удаленный мониторинг процесса бурения нефтяных и газовых скважин

Система "RT-Leuza" обеспечивает в режиме реального времени:

удаленное наблюдение (в офисе) процесса бурения скважины;
передачу сообщений (рекомендаций, руководящих указаний) оператору на буровой;
просмотр ряда скважин;
одновременное наблюдение с нескольких рабочих мест.

Для работы системы "RT-Leuza" необходимо:

оснащение буровых станциями, регистрирующими процесс бурения:
- станциями контроля процесса бурения "Леуза-2" или
- станциями ГТИ "Геотест-5".

Все параметры процесса бурения непрерывно отображаются на мониторе наблюдателя по времени и глубине, как и непосредственно на буровой в программе "Регистрация".

Использование системы "RT-Leuza"

дисциплинирует буровую бригаду
- снижаются неоправданные простои;
- минимизируются нарушения технологии и отклонения от ГТН;
- повышаются технико-экономические показатели строительства скважины;
оптимизирует процесс бурения
- непрерывный контроль и оперативное вмешательство в процесс бурения со стороны заказчика или супервайзера позволяет избегать грубых ошибок, приводящих к аварийным ситуациям.

Состав системы "RT-Leuza"

Программное обеспечение:
- программа "RT- Proxy" - сервер подключений
- программа "RT- Client" - рабочее место
Технические средства передачи и приема данных по интернет:
- спутниковая связь/сотовая связь/радиосвязь
- сервер коммутации (сервер на предприятии наблюдателя)

Программа "RT- Proxy" устанавливается на сервер на предприятии наблюдателя (или у провайдера интернет-услуг).

Программа "RT- Client" устанавливается на рабочие места наблюдения.

Техническая характеристика системы "RT-Leuza"

Передаваемые данные

- основные регистрируемые и расчетные параметры;
- тип операции;
- комментарии оператора

Периодичность поступления данных

каждые 10 с

Рекомендуемая скорость линии

не ниже 9600 Кб/с

Тип обратной связи

текстовые сообщения

Рабочие экраны наблюдения системы "RT-Leuza"

«основной экран» наблюдения удалённой скважины:

«Экран скважина» показывает текущее состояние бурения:

«Экран емкостей» показывает текущее состояние ёмкостей:

«Экран сообщения» для обмена сообщениями с оператором на буровой:

«Экран выбор скважины» для выбора скважины для наблюдения:

[1]

[СОДЕРЖАНИЕ]

Пульт бурильщика

Выносной технологический модуль коммутации и сбора информации на буровой

Назначение: (см. фото) Сбор с датчиков, контроль и наглядное отображение основных технологических параметров бурения. Вывод аварийной сигнализации и сообщений для бурильщика в процессе бурения.

Область применения: Контроль процесса бурения и геолого-технологические исследования (ГТИ) скважин при бурении на нефть и газ.

Количество каналов:
   - входные аналоговые сигналы - 22
   - входные дискретные сигналы (TTL) - 8
   - выходные дискретные (TTL) - 8
   - входные/выходные (TTL) - 5

Разрядность АЦП - 12

Уровень входных сигналов: 0 – 5 В; 0 – 10 В

Канал связи пульта с компьютером:
- RS-485 (оптоизолированный)
- Радиоканал (433 МГц)

Напряжение питания: 150-260 В

Температура окружающей среды: (- 45) - (+50) °С

Габаритные размеры: 600 х 400 х 120 мм

Отображаемые параметры:

крутящий момент ротора;
давление ПЖ на входе;
нагрузка на долото;
вес на крюке;
плотность ПЖ на входе;
уровень ПЖ в приемной емкости;

ПЖ - промывочная жидкость

расход ПЖ на входе;
расход ПЖ на выходе;
высота долота над забоем;
глубина;
механическая скорость бурения;
суммарное газосодержание бурового раствора.

При использовании программы "Регистрация" на пульте бурильщика отображаются не только регистрируемые, но и расчетные параметры, выводится аварийная сигнализация и сообщения в бегущей (информационной) строке.

Пульт бурильщика осуществляет:

автоматизированный сбор информации с датчиков технологических параметров бурения;
обработку и отображение на 12 линейных и цифровых индикаторах;
контроль параметров по установленным пороговым значениям;
распознавание в автоматическом режиме аварийных ситуаций
вывод световой и звуковой аварийной сигнализации;
вывод сообщений для бурильщика в бегущей (информационной) строке;
двустороннюю связь с компьютером для передачи/приема информации.

Функциональные особенности:

возможность подключения как аналоговых, так и цифровых датчиков;
стандартные параметры входа (совместимость с регистрирующей аппаратурой сторонних предприятий);
2 вида связи с компьютером: по кабелю и радиосвязь (по выбору заказчика).

Пульт бурильщика размещается на буровой в непосредственной близости от бурильщика под легким укрытием. [1]

[СОДРЖАНИЕ]

Перечень используемых источников.

http://www.npf-geofizika.ru/leuza/index.html - Лаборатория "Информационно-измерительные системы ГТИ" с ИПЦ "Геотест", в составе ОАО НПФ "Геофизика", представляет свои разработки по контролю процесса бурения нефтяных и газовых скважин и ГТИ: станции, лаборатории, системы, комплексы, наземную аппаратуру, приборы и программное обеспечение.
Белонин М.Д., Голубева В.А., Скублов Г.Т. «Рентабельность внедрения новых компьютерных технологий в бурение» — М.: Недра, 1998. — 269 с.

[СОДЕРЖАНИЕ]