33. Математическое моделирование процесса бурения.

Из всех технологических процессов в нефтяной промышлен­ности процесс бурения является самым старым и в то же время наименее теоретически изученным и описанным. Это связано со сложностью математического мо­делирования физических процессов разрушения породы на забое скважины. Поэтому для получения количественных соот­ношений для оценивания средней механической скорости про­ходки v обычно используют эмпирические зависимости вида

v = а*P^*n^,

где Р - осевая нагрузка на долото; п - число оборотов долота, а, ,  – параметры модели.

Бурильная колонна в процессе бурения находится под дей­ствием осевых сил и крутящих моментов, как распределенных по длине, так и приложенных в отдельных точках. На нижнем конце колонны приложены осевая реакция забоя и реактивный крутящий момент долота, а по длине распределены силы веса, инерционные, а также вязкого и сухого трения. Все эти силы, действующие на колонну, приводят к тому, что нарушается со­гласованность в перемещениях верхнего и нижнего концов колонны, резко снижается точность измерения осевой нагрузки на долото наземными измерителями, ухудшается качество уп­равления процессом бурения.

Изучение динамических характеристик велось различными исследователями как на механических, так и на электри­ческих моделях. При этом колонна бурильных труб рассмат­ривалась как упругий растянутый стержень, подверженный продольным и крутильным колебаниям. Бурильная ко­лонна искажает передаваемые через нее механические импуль­сы и поэтому является источни­ком возмущающих воздействий при автоматическом регулирова­нии подачи долота. Влияние сил сухого трения колонны о стенки скважины особенно сильно про­является в переходных режимах. При этом фактическая осевая нагрузка на долото может от­личаться от измеренной на по­верхности на силу сухого тре­ния.

31. Автоматическое управление процессом бурения.

Процесс бурения состоит из 3-х стадий: 1. подготовительная; 2. бурение скважин – основная стадия; 3. заключительные работы.

G – нагрузка на долото

S – перемещение

АК = БК

При разовой нагрузке работа = площади АБВ.

Если начальную нагрузку оставить постоянной при в 2 раза меньшей начальной нагрузке, то работа будет такой же. Если начальную нагрузку оставить такой же, но постоянной, то работа будет в 2 раза больше.

S = k*G

k – коэффициент пропорциональности, показывающий какое перемещение инструмента приходится на единицу отклонения нагрузки на долото.

Автоматизация процесса бурения в первую очередь должна решать постоянство нагрузки.

Схема ручного и автоматического управления.

Схема автоматического управления предусматривает привод.

П ри ручном способе бурения бурильщик перемещает рукоятку тормоза лебёдки на величину S. При автоматическом управлении процессом бурения нагрузка F получается с помощью информации G.

Т.о. основная задача автоматизации процесса бурения заключается в обеспечении постоянства за весь период работы долота. Для этого разработаны специальные регуляторы подачи долота: РПДЭ-3, -6, -7.

РПДЭ-3 сняты с производства, т.к. мотор-генераторная группа, которая входит в состав этого регулятора, имеют очень большие габаритные размеры.

В настоящее время используют РПДЭ-7, который выполнен на терристорных преобразователях.