53939-2226

Экспертная система поддержки
процесса бурения
ФГБОУ ВПО «УГНТУ», каф. АТПП, аспирант . А.А. Никифоров
ФГБОУ ВПО «УГНТУ», каф. АТПП, зав. каф. А.П. Веревкин
Тел./факс 242-0732. E-mail: apverevkim@mail.ru
Проблемы контроля бурения
 низкая скорость передачи данных с забой скважины;
 резкое изменение достоверности измерения при




изменение вибрации;
различные уровни квалификации персонала на
каждом объекте;
различная геологическая обстановка на разных
месторождениях;
предъявляются достаточно жесткие ограничения по
скорости бурения одного метра скважины;
имеет место сильная нелинейная взаимосвязь между
технологическими параметрами и показателями
качества.
Структурная схема информационного
обмена при процессе бурения
Данные с устьевой
телесистемы
С
к
в
а
ж
и
н
а
Упаравляющие
воздействие
Данне с забойной телеситемы
Управляющий персонал
Структурная схема информационного
обмена при процессе бурения
Недостатки существующей системы
управления
1.
2.
3.
4.
Задача автоматического управления и технико-экономической
эффективности системой управления решается косвенно, и
только в статике (остановка бурения).
Подсистемы нижнего уровня: забойная телесистема и система
регистрации наземных параметров работаю практически
автономно.
Система противоаварийной защиты (ПАЗ) не обеспечивает
защиту от таких событий как НГВП, прихват, износ
инструмента, а лишь сигнализирует о критических порогах
значений.
Не предусматриваются операции прогноза и мониторинга,
резервирование жизненно важных источников информации о
процессе, что приводит к частым аварийным отключениям.
Влияние на рынок
- механическая деформация
инструмента;
- выход из строя оборудования;
- быстрая деформация долота;
- отхождения от проекторной
траектории
- отхождение от намеченных сроков и
режимов
Структура работы предлагаемой
экспертной системы
Персонал
Экспертная
система
ЗТС
УСРП
ИС
Скважина
ЗТС – забойная телесистема;
УСПР – устьевая система регистрации параметров;
ИС – испольнительные системы
Система поддержки принятия решений
выбора режима бурения
1. Расчет и отображение вероятного разреза текущей
пробуриваемой породы
2. Расчет и отображение траектории скважины на фоне
проектной и рекомендуемой.
3. Выработка рекомендаций по диапазону давления и
необходимых свойств (плотность, температура, состав)
бурового раствора на устье и на забое скважины.
4. Выработка рекомендаций по диапазону геометрических
характеристик положения бурового долота.
5. Выработка рекомендаций по смене текущего режима:
«бурение», «промывка», «расхаживание», «проработка».
Методика проведения верификации
1. Исследование моделей, обработка эвристической
информации, определение функциональных и
статистических зависимостей между
технологическими параметрами, по которым
возможен прогноз верифицируемых параметров.
2. Подготовка обучающих выборок на основе
ретроспективной информации из базы данных
реального времени.
3. Первоначальное обучение нейросетевых моделей.
4. Ввод нейросетевых моделей в работу.
5. Периодическая адаптация моделей на основе
текущих производственных данных.
6. Сравнение расчетных данных с данными,
полученными от датчиков.
Методика идентификации моделей
объекта в режиме нормальной
эксплуатации
Этап 1 - сбор и анализ исходной информации о
скважине
Этап 2 – расчет структуры и параметров динамических
моделей объекта
Этап 3 - имитационное моделирование АСР и
корректировка параметров моделей объекта
Этап 4 – получение аппроксимационных моделей
Этап 5 - имитационное моделирование работы
ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
1.
2.
3.
4.
5.
Для своевременного предупреждения аварийных
ситуаций недостаточно полагаться на результаты
мгновенных измерений.
Необходимо рассматривать разные скважины как
объекты имеющие как схожие так и различные
свойства.
Для правильного определения аварийной ситуации
недостаточно знаний лишь того персонала, что
находится на объекте.
Предложен метод улучшения качества определений
аварийных ситуаций процесса бурения путем
мгновенного анализа и применения различных
методов моделирования и верификации.
Разработан состав экспертной системы и ее
технические характеристики для возможности
мгновенного принятия решения или выдачи
рекомендаций на управления.
Конкурентноспособность
Наличие обширной базы знаний
Исключение воздействие человеческого
фактора
Постоянное обучение для преодоление
нестандартных ситуаций
Экономическая эфективность
Аварии длятся более 10 часов
Стоимость простоя колеблется от 50 т.р./ч.
Доплата персоналу за предоставление
При стоимости системы ~ 1 млн.р. время
работы на износ составляет 10000 ч.
Средний срок окупаемости 6 месяцев.