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.
1.
Введение
3
2.
Станция контроля процесса бурения «Леуза-2»
5
3.
Система удаленного мониторинга скважин "RT-Leuza"
8
4.
Пульт бурильщика
13
5.
Перечень использованных источников
15
6.
Приложения
16
1.
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
]
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
]
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"
1. «основной экран» наблюдения удалённой скважины:
2. «Экран скважина» показывает текущее состояние бурения:
3. «Экран емкостей» показывает текущее состояние ёмкостей:
4. «Экран сообщения» для обмена сообщениями с оператором на буровой:
5. «Экран выбор скважины» для выбора скважины для наблюдения:
[
1
]
[СОДЕРЖАНИЕ
]
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
]
5.
Перечень используемых источников
.
1. 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
.
2. Белонин М.Д., Голубева В.А., Скублов Г.Т. «Рентабельность внедрения новых компьютерных технологий в бурение» — М.: Недра, 1998. — 269 с.
[СОДЕРЖАНИЕ
]
6.
Приложения
.
1.
Буровая ночью:
2. чудеса инженерии :-):
3.
(В каких условиях нам посчастливится работать ?) - 64 Цельсия:
4. Крутая буровая в США:
5. (падение ствола буровой) Аварии происходят очень редко:
[
2
]
[СОДЕРЖАНИЕ
|