Оперативное управление поступательным движением системы “долото-забой”

Вернуться к списку статей
Доклады Башкирского университета. 2019. Том 4. № 1. С. 13-23.

Авторы

Александров С. С.
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Россия, Республика Башкортостан, 450062 г. Уфа, улица Космонавтов, 1
Юмагулов М. Г.*
Башкирский государственный университет
Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, улица Заки Валиди, 32

Абстракт

В статье предлагается новая математическая модель процесса бурения глубоких скважин, учитывающая взаимодействие буровой колонны с забоем скважины (система “долото-забой”). Получены уравнения, описывающие поступательное движение долота с учетом углубления скважины. Основное внимание уделено рассмотрению задачи оперативного управления поступательным движением буровой колонны. В качестве управляющего параметра предлагается рассматривать внешнюю нагрузку на долото. Получены условия на управляющий параметр, обеспечивающие наиболее эффективное функционирование системы. Разработана динамическая модель поступательного движения в системе “долото-забой”, объясняющая механизмы возникновения колебательных и резонансных явлений. Предложенная модель может быть полезна при решении задач оперативного управления процессом бурения скважин с целью повышения эффективности работы в различных условиях при изменяющейся глубине скважины, а также для разработки соответствующих автоматизированных информационно-управляющих систем. Полученные условия оптимального функционирования системы “долото-забой” позволяют оценить влияние на показатели эффективности разрушения забоя основных конструктивных параметров долота, а также определять геологические параметры забоя по динамическим характеристикам долота.

Ключевые слова

  • скважина
  • бурение
  • долото
  • забой
  • математическая модель
  • управление
  • колебания

Литература

  1. Эйгелес Р. М., Стрекалова Р. В. Расчет и оптимизация процессов бурения скважин. М.: Недра, 1977. 198 с.
  2. Юнин Е. К. Введение в динамику глубокого бурения. М.: Либроком, 2015. 168 с.
  3. Ситников Н. Б., Климарев О. В., Троп В. А. Экспериментальное определение математической модели процесса бурения геологоразведочных скважин. // Изв. вузов. Горный журнал. 1990. №12. С. 53-56.
  4. Ситников Н. Б. Анализ математической модели процесса бескернового бурения скважин. // Изв. вузов. Горный журнал. 1992. №9. С. 23-28.
  5. Robnett E. W., Hood J. A., Heising G., Macphtrson J. D., Hughes B. Analysis of the stick-slip phenomenon using downhole drillstring rotation data. // SPE/IADC Drilling Conference held in Amsterdam, Holland, 9-11 March 1999.
  6. Андрущенко В. А., Курганский В. Н., Бугрий В. Г., Сиротенко П. Т. Сейсмоакустические методы решения геолого-геофизических и технологических задач в процессе бурения нефтегазовых скважин. // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд-во АИС. 2013. Вып. 1 (223). С. 24-38.
  7. Копылов В. Е., Гуреев И. Л. Акустическая система связи с забоем скважины при бурении. М.: Недра, 1979. 184 с.
  8. Юнин Е. К. Автоколебания в глубоком бурении. М.: Либроком, 2013.264 с.
  9. Коронатов В. А. Новая динамическая модель бурильной колонны с учетом проходки (погружения) при кулоновом трении и режимы детерминированного хаоса // Системы. Методы. Технологии. 2014. №3 (23). С. 47-56.
  10. Марьяновский Д. И. Регулирование подачи инструмента при бурении скважин забойными двигателями. // Автоматика и телемеханика. 1956. Т. 27. №10. C. 637-649.
  11. Александров С. С., Юмагулов М. Г. Математическая модель и алгоритмы исследования системы “долото-забой”. // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. 2016. Т. 4. №1. С. 2-7.

Operational control of the forward movement of the “chisel-face” system

Authors

Alexandrov S. S.
Ufa State Petroleum Technical University
1 Kosmonavtov Street, 450062 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia
Yumagulov M. G.*
Bashkir State University
32 Zaki Validi Street, 450074 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia

Abstract

The article proposes a new mathematical model of the deep hole drilling process, which takes into account the interaction of the drill string with the bottomhole ("chisel-face" system). Equations describing the forvard movement of the chisel taking into account the hole deepening are obtained. The main attention is paid to the problem of operational control of the translational motion of the drill string. As a control parameter, it is suggested to consider the external load on the chisel. Conditions are obtained for the control parameter, which ensure the most efficient functioning of the system. A dynamic model of translational motion in the system of "chisel-face" is developed, which explains the mechanisms of the origin of vibrational and resonant phenomena. The proposed model can be useful in solving problems of operative control of the drilling process with the aim of increasing the efficiency of operation under different conditions with varying depth of the well, and also for the development of appropriate automated information and control systems. The obtained conditions for the optimal functioning of the "chisel-face" system make it possible to evaluate the effect on the indicators of the bottom hole destruction efficiency of the main design parameters of the chisel, and also to determine the geological parameters of the bottom by the dynamic characteristics of the chisel.

Keywords

  • borehole
  • drilling
  • chisel
  • face
  • mathematical model
  • control
  • oscillations
Вернуться к списку статей