Система підтримки прийняття рішень для управління відпрацюванням породоруйнівного інструменту стираючої дії в процесі буріння

Abstract

Дисертацію присвячено удосконаленню методів підтримки прийняття рішень при управлінні відпрацюванням доліт стираючої дії типу PDC в процесі буріння нафтових і газових свердловин шляхом дослідження та застосування динамічного інтелектуального аналізу інформативних параметрів. На основі аналізу сучасних методів та систем підтримки прийняття рішень щодо відпрацювання доліт в процесі буріння нафтових і газових свердловин проведено теоретичні дослідження щодо удосконалення методу підтримки прийняття рішень під час керування процесом відпрацювання алмазних доліт нового покоління типу PDC. Розвинуто теоретичні основи динамічного інтелектуального аналізу даних та ідентифікації процесу відпрацювання бурових доліт типу PDC, що функціонує за умов апріорі невідомих збурень, з метою підвищення ефективності процесу буріння нафтових і газових свердловин за рахунок більш ефективної послідовної обробки нестаціонарних масивів інформації про відпрацювання доліт. Розроблено архітектуру нейро-системи підтримки прийняття рішень, що дозволило підвищити якість розв’язання задачі динамічного інтелектуального - аналізу даних про нестаціонарний нелінійний процес відпрацювання- алмазних доліт нового покоління РDС за умов апріорної та поточної невизначеності. Здійснено імітаційне моделюванняі та проведено порівняльний аналіз різних підходів і розроблено структуру системи підтримки прийняття рішень для керування процесом відпрацювання алмазних доліт нового покоління РDС.

Диссертация посвящена усовершенствованию методов поддержки принятия решения при управлении отработкой долот истирающего действия типа PDС в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Анализ современных тенденций развития технологического процесса бурения показал возрастающую роль долот нового поколения типа РDС, которые находят все больше применения при бурении, скважин на нефть и газ. Однако до сих пор остается нерешенной задача определения момента подъема долота для замены; особенно на заключительном этапе его отработки. Разработана информационная модель контроля и критерий принятия решения, с этой целью сформулирована и решена задач распознавания состояний объекта управления - выявление критического состояния вооружения бурового долота типа РDС. Осуществлен анализ закономерностей износа вооружения алмазных долот, а также определены параметры и показатели процесса бурения, необходимые для автоматического контроля отработки долот типа РDС. Доказано, что параметры состояния долота связаны с входящими управляющего воздействия, параметрами объекта и свойствами горных пород функциональной зависимостью. На основе дифференциального уравнения, описывающего процесс увеличения осевой нагрузки на буровое долото типа РDС, установлены закономерности изменений во времени относительных отклонений механической - эффективности долота для различных значений коэффициента самовыравнивания объекта и относительного значения возмущающего воздействия, позволило определить время эксцесса, условия выявления аварийного отклонения контролируемого параметра и частоту переключения коммутатора при опросе датчиков системы контроля механической эффективности долота от заданной вероятности контроля для различных значений показателей, позволяющих выбирать оптимальное время дискретного контроля. Синтезированы критический закон идентификации и контроля и управления процессом отработки буровых долот типа PDC в условиях априорной й текущей неопределенности как относительно параметров объекта, так и действующих на него возмущений, основанный на использовании избыточных измерительных сигналов. Это позволило синтезировать однотактную релейную схему устройства автоматизированного контроля отработки долот типа PDC. Проведен выбор и обоснование нейронной сети Кохонена для реализации алгоритма контроля износа и идентификации состояний в которых находится долото. Разработана нейронная сеть прямого распространения для оценки износа долота на забое скважины, которая дополняет сеть Кохонена и позволяет повысить достоверность контроля. Проведенное имитационное моделирование разработанных алгоритмов в пакете программ Matlab, позволило оценить работоспособность и эффективность предлагаемых решений. Предложена структура системы поддержки принятия решений для управления отработкой породоразрушающего инструмента.

The thesis is devoted to the improvement of support decision methods in the management of practicing bits of abrasive type PDC in drilling oil and gas wells through the investigation and application of dynamic intellectual analysis of informative parameters. Based on analysis of current methods and decision support systems concernig working bits in drilling oil and gas wells theoretical researches which are connected with the improving methods of decision support during the process control testing new generation PDC diamond bits new generation PDC. The theoretical foundations of dynamic analysis and identification process working drill bits such as PDC are developed which operates under a priori unknown disturbances, in order to enhance the process of drilling oil and gas wells due to more effectual sequential trimming of non-stationary array of information about working bits. A neuro-architecture of decision support protest is developed thus improving the quality of the solution of the problem of dynamic' data mining of non-stationary nonlinear process testing of diamond bits new generation PDC under a priori surd the current uncertainty. The simulation and comparative analysis of different approaches is carried out and the structure of decision support system for process control testing of diamond bits new generation PDC is developed.