Критерии оптимизации

Критерий оптимизации является характеристикой цели и определяет признак, по которому оптимизируется процесс.

Под критерием оптимизации также понимается математический эквивалент цели управления, являющийся функционалом, который зависит от факторов и показате­лей процесса.

К критерию оптимизации предъявляется ряд требований. Он должен:

• иметь ясный физический смысл;

• однозначно характеризовать объект исследования;

• технологически легко измеряться и выражаться количественно;

• с достаточной полнотой и универсальностью описывать объект.

Если оптимизация осуществляется по одному какому-либо критерию, то такие критерии называются частными, а задачи - однокритериальными.

Значения критерия оптимизации могут быть дискретными и непрерывными.

На критерий оптимизации накладываются различные ограничения (упоры). Ши­роко используются так называемые директивные ограничения. Примером таких ог­раничений могут быть:

■ минимальный выход керна, определяемый из условий достоверности гео­логического опробования;

■ минимальные скорости и производительность бурения, определяемыми плановыми показателями разведки или добычи;

■максимальная затрачиваемая мощность, ограниченная параметрами приво­да.

Однокритериальные задачи оптимализации

Производительность бурения оценивается скоростями бурения. Механическая скорость бурения :

, (1.9)

где - углубление скважины, м; - текущее время чистого бурения, с.

В общем виде можно записать

,

где - осевая нагрузки на породоразрушающий инструмент; - частота вращения; - расход очистного агента; - свойства горных пород, влияющие на буримость; - степень износа породоразрушающего инструмента.

Для незатупляющегося инструмента степень износа

,

где - интенсивность линейного износа резцов ( ; - эмпирические коэффициенты, зависящие от свойств породы, инструмента, очистного агента: ); - допустимый износ лезвий инструмента, равный разности начального и конечного значений длины лезвия.

Однако использование формулы (1.9) неприемлемо из-за того, что механическая скорость изменяется по гармоническим законам низкочастотных и высокочастотных колебаний, поэтому следует увеличить интервал замера и производить расчет по фор­муле:

,

где ΔН - углубка, для крепких пород рекомендуется ΔН =0,3-0,5 м, для пород мяг­ких и средних по твердости ΔН= 1,0-2,0 м.

При использовании затупляющегося породоразрушающегося инструмента механи­ческая скорость снижается, если осевая нагрузка поддерживается постоянной. Измене­ние механической скорости бурения в рейсе обычно описывается экспоненциальным законом:

uде: V_i - текущая скорость; V₀ - начальная скорость;

а - декремент затухания, определяется для конкретных условий эксперимен­тально;

t - текущее время бурения в рейсе.

Более полным критерием производительности является рейсовая скорость бурения V_p:

где: Н - углубка, м;

Т- время спускоподъемных и вспомогательных операций; Т - время чистого бурения в рейсе.

Следующую группу критериев оптимизации составляют экономические параметры. К их числу относятся приведенные затраты Е_пр:

,

где: Е_к - капитальные затраты; Е_Т - текущие затраты; к - нормативный коэффициент.

Формула (2.9) используется для оценки различных вариантов применяемых техни­ческих средств и технологий бурения.

Однако чаще экономическая оценка производится по расчету критерия себестоимо­сти 1 м бурения С:

где: q - стоимость 1 часа эксплуатации буровой установки;

ц - стоимость израсходованного породоразрушающего инструмента.

Критерий оптимизации С является комплексным показателем и учитывает как за­траты на эксплуатацию буровой установки, расход истирающих, так и производитель­ность работ.