- •Часть 1 оптимизация процессов бурения лекция 1. Бурение – объект оптимизации
- •1.1 Требование к целевому заданию на бурение скважины
- •1.2 Типизация горно-геологических условий
- •Лекция 2. Критерии оптимизации
- •2.1 Требования к критерию оптимизации
- •2.2 Критерии оптимизации, связанные с процессом углубки
- •2.3 Критерии оптимизации, имеющие отношение к экономическим показателям процесса бурения скважины
- •Лекция 3. Оперативная оптимизация процессов бурения с использованием информации о затрачиваемой мощности
- •3.1 Оперативная оптимизация процессов бурения на примере алмазного бурения
- •3.2 Применение «нуль-гипотезы» в оперативной оптимизации
- •3.3 Особенности управляющего воздействия на систему применительно к оперативной оптимизации
- •3.4 Влияние стационарности технологического процесса бурения на оперативную оптимизацию
- •Лекция 4 оперативная оптимизация величины углубки
- •4.1 Пути прогнозирования величины углубки
- •4.2 Критерии для прогнозирования величины углубки
- •Лекция 5. Системный анализ при оптимизации буровых и горноразведочных работ
- •5.1 Основные принципы и понятия системного анализа
- •5.2 Графическое решение системы линейных ограничений
- •5.3 Применение линейного программирования в задачах планирования в горного и геологоразведочного производства
- •5.3.1 Классификация задач и условия их применения
- •Лекция 6. Системный анализ при оптимизации инвестиций в геологоразведочные работы
- •6.1 Общая постановка динамической задачи оптимизации
- •6.2 Геометрическая интерпретация динамической задачи оптимизации
- •6.3 Решение динамической задачи оптимизации
- •Лекция 7. Многокритериальная оптимизация
- •7.1 Общие положения обоснования критериев оптимизации с позиции компромисса.
- •7.2 Аддитивные критерии в многокритериальных задачах.
- •7.3 Мультипликативные критерии в многокритериальных задачах.
- •Лекция 8. Обобщенные критерии оптимизации
- •8.1 Объединение в один отклик двух или нескольких критериев оптимизации.
- •8.2 Построение обобщенного критерия оптимизации путем использования «шкал желательности»
- •Лекция 9. Элементы теории статистических решений
- •9.1 Основная задача теории статистических решений
- •9.2 Критерии к принятию оптимальных решений в условиях неопределённости
Лекция 4 оперативная оптимизация величины углубки
Оптимизация процесса бурения в реальном масштабе времени – одно из актуальных направлений оптимизации. Вместе с этим многие аспекты этой проблемы до настоящего времени не определены и носят дискуссионный характер. Рассмотрим данную проблему с позиции системного подхода.
Характерно, что самыми простыми и лучше изученными моделями являются те, у которых показатель эффективности линейно зависит от элементов решения и ограничения, налагаемые на элементы решения, имеют вид линейных равенств или неравенств. Они отражаются линейными функциями (графики таких функций – прямые линии). Такие задачи составляют предмет методов линейного программирования и широко используются в различных областях техники. Для этого используется математический аппарат линейной алгебры. Линейное программирование, как способ поиска оптимального решения, будет рассматриваться в отдельной лекции.
Однако использование линейных моделей не освобождает от целого ряда трудностей, что предопределяет принятие ряда допущений, правомерность которых отнюдь не всегда очевидна.
Процесс бурения являются многокритериальной и сложной (диффузной) системой, в которой задействовано большое число факторов, поэтому на первом этапе необходимо определить главные и дополнительные критерии, произвести отбраковку малозначимых и коррелированных факторов.
Наиболее простым и доступным для использования в практике является критерий оптимизации – механическая скорость бурения. Однако, как отмечено во второй лекции, обосновать оптимальное значение Vм без информации о величине возможной углубки на породоразрушащий инструмент при различных режимах бурения не представляется возможным. Тем более неприемлемой является оптимизация режимных параметров из условия Vм →max.
4.1 Пути прогнозирования величины углубки
Какие же существуют пути прогнозирования величины углубки?
Первый путь – для заданных условий (свойства горной породы, тип породоразрушающего инструмента и др.) предварительно установить зависимости углубки в функции режимных параметров (во второй лекции зависимость (2.16)). Эта зависимость – составной критерий, состоящий из двух частных. Поэтому того же значения Vмех и Wуд можно добиться как за счет изменения параметра Р, так и n. Использование составных критериев может привести к отрицательным последствиям, если не учитывать ограничения, накладываемые на эти критерии.
Установление зависимости углубки в функции режимных параметров потребует выполнения определенного объема технологических исследований, и соответствующих затрат средств и времени. Но главным препятствием реализации этого направления в практике является изменение буримости пород в течение рейса, а также вероятность возникновения различных технологических осложнений (самоподклинка керна, вибрации и т.п.).
Второй путь – прогнозирование углубки на основании различных аналогий. Недостатком этого пути являются те же причины: изменчивость свойств пород, возникновение технологических осложнений и т.п.