«Компьютеризация процессов бурения» Федеральное агентство по образованию Государственное профессиональное учреждение Высшего профессионального образования Томский политехнический университет Кафедра информатики и проектирования систем 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 ] 2. Станция контроля процесса бурения Леуза-2 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 ] 3. Система удаленного мониторинга скважин "RT-Leuza" 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 ] 4. Пульт бурильщика 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 . 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