Розробка автоматизованої системи керування тиском бурового розчину на вході в свердловину

Автор(и)

  • Andrii Lahoida Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019, Україна https://orcid.org/0000-0002-0862-7786
  • Vasyl Boryn Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019, Україна https://orcid.org/0000-0002-7404-4968
  • Georgiy Sementsov Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019, Україна https://orcid.org/0000-0001-8976-4557
  • Vasyl Sheketa Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019, Україна https://orcid.org/0000-0002-1318-4895

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209844

Ключові слова:

моделювання, промивання свердловин, регулятор, тиск на вході в свердловину, керування

Анотація

Розглянуто керування промиванням свердловини, яке відноситься до класу нестаціонарних динамічних стохастичних об'єктів. Об’єкт розвивається в часі та має велику транспортну затримку, яка зростає зі збільшенням довжини свердловини. Роботу спрямовано на вирішення задач вдосконалення математичної моделі системи автоматичного керування з урахуванням обмеження щодо потужності бурової насосної установки. Досліджено нормовані перехідні функції насосної установки, на підставі яких визначено величину запізнення та синтезовано структури і параметри типових регуляторів.

Встановлено, що єдиним способом підвищення якості керування є застосування більш складного регулятора, який дозволяє зменшити негативний вплив запізнення.

Досліджено замкнені системи автоматичного керування з запізненням, які забезпечують кращі показники процесу керування порівняно з промисловими системами, що основані на ПІ-регуляторах. Показано, що Fuzzy-ПІД-регулятори забезпечують кращі показники якості – перерегулювання 0 % і тривалість перехідного процесу 15 с в широкому діапазоні зміни зовнішніх впливів і параметрів системи.

Розглянуто питання доцільності застосування ПІ, ПІД-регуляторів з предиктором Сміта. Показано, що якість процесу керування з ПІД-регулятором і з предиктором Сміта наближається до показників якості системи з Fuzzy-ПІД-регулятором. Встановлено необхідність побудови системи, яка здатна самостійно адаптуватися до змін геолого-технічних умов і геосередовища, які відбуваються в процесі поглиблення свердловини. Показано, що такі системи повинні мати контур підтримки прийняття рішень або бути адаптивними. Отримані дані корисні і важливі тому, що дозволяють підвищити ефективність процесу керування технічною гідравлічною системою промивання глибоких свердловин в процесі їх поглиблення

Біографії авторів

Andrii Lahoida, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації і комп’ютерно-інтегрованих технологій

Vasyl Boryn, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації і комп’ютерно-інтегрованих технологій

Georgiy Sementsov, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019

Доктор технічних наук, професор

Кафедра автоматизації і комп’ютерно-інтегрованих технологій

Vasyl Sheketa, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019

Доктор технічних наук, професор

Кафедра інженерії програмного забезпечення

Посилання

  1. Thorogood, J. L., Florence, F., Iversen, F. P., Aldred, W. D. (2009). Drilling Automation: Technologies, Terminology and Parallels With Other Industries. SPE/IADC Drilling Conference and Exhibition. doi: https://doi.org/10.2118/119884-ms
  2. Alread, W., Bourque, I., Mannering, M., Chapmen, C., Castel, B. (2012). Drilling Automation. Oilfield Revieu, 24 (2), 18–27.
  3. Nesterenko, S. M., Savko, V. G. (2005). Printsipy postroeniya koml'yutizirovannoy sistemy kontrolya dinamicheskih parametrov protsessa bureniya skvazhin pri uskorennoy razvedke i razrabotke neftyanyh mestorozhdeniy. Stroitel'stvo neftyanyh i gazovyh skvazhin na sushe i na more, 9, 7–13.
  4. Macpherson, J. D., Jogi, P. N., Kingman, J. E. E. (2001). Application and Analysis of Simultaneous Near Bit and Surface Dynamics Measurements. SPE Drilling & Completion, 16 (04), 230–238. doi: https://doi.org/10.2118/74718-pa
  5. Iversen, F. P., Cayeux, E., Dvergsnes, E. W., Ervik, R., Byrkjeland, M., Welmer, M. et. al. (2008). Offshore Field Test of a New Integrated System for Real-Time Optimization of the Drilling Process. IADC/SPE Drilling Conference. doi: https://doi.org/10.2118/112744-ms
  6. Elmgerbi, A., Thonhauser, G., Prohaska, M., Nascimento, A., Roohi, A. (2016). Application of Computer Programming to Estimate Volumetric Change of an Active Drilling Fluid System Cause by Elastic Deformation of an Open Borehole Section Wall. Global Journal of Computer Science and Technology, 16 (3), 15–30. Available at: http://www.researchgate.net/publication/310604690
  7. Denney, D. (2011). Drilling Automation: An Automatic Trajectory-Control System. Journal of Petroleum Technology, 63 (12), 84–87. doi: https://doi.org/10.2118/1211-0084-jpt
  8. Green, S (2011). Full-scale Deep Well Drilling Simulation. Petroleum Drilling Technologies, 39 (3), 1–5.
  9. Lyons, K. D., Honeygan, S., Mroz, T. (2008). NETL Extreme Drilling Laboratory Studies High Pressure High Temperature Drilling Phenomena. Journal of Energy Resources Technology, 130 (4). doi: https://doi.org/10.1115/1.3000139
  10. Wagenknecht, M., Fadyeyeva, I. (2003). On Bicriterial Decisions in Well-Drilling Processes Using Fuzzy Logic. Conference: Proceedings of the 3rd Conference of the European Society for Fuzzy Logic and Technology. Zittau, 451–455.
  11. Sadlier, A. G., Laing, M. L. (2011). Interoperability: An Enabler for Drilling Automation and a Driver for Innovation. SPE/IADC Drilling Conference and Exhibition. doi: https://doi.org/10.2118/140114-ms
  12. Sadlier, A. G., Laing, M. L., Shields, J. A. (2012). Data Aggregation and Drilling Automation: Connecting the Interoperability Bridge between Acquisition, Monitoring, Evaluation, and Control. IADC/SPE Drilling Conference and Exhibition. doi: https://doi.org/10.2118/151412-ms
  13. Stock, T., Ronaes, E., Fossdal, T. H., Bjerkas, J. (2012). The Development and Successful Application of an Automated Real-Time Drilling Fluids Measurement System. SPE Intelligent Energy International. doi: https://doi.org/10.2118/150439-ms
  14. Burovoy nasos UNB-600. Available at: http://oilzip.ru/nasos_unb_unb_brn.html
  15. Burovye trehporshnevye nasosy UNBT-600, UNBT-950, UNBT-1180, UNBT-1500 – Uzly burovyh ustanovok. Available at: http://aznefteximmash.narod.ru/zap4/pro4/UNBT.htm
  16. Nasos NBT 475. Available at: http://www.sarmash.ru/product/product6/nbt475.html
  17. Nazarenko, O. M., Filchenko, D. V. (2008). Parametric Identification of State-Space Dynamic Systems: A Time-Domain Perspective. International Journal of Innovative Computing, Information and Control, 4 (7).
  18. Ait AIi Yahia, R., Benlefki, F. (2000). Viewing Equivalence between Fuzzy and Linear Controller. Proceedings East West Fuzzy Colloquium 2000, 8th Zittau Fuzzy Colloquium, 112–119.
  19. Pivoňka, P., Dokoupil, J. (2010). Sliding Window Recursive Neural Networks Learning Algorithm and its Application on the Identification in Adaptive PID. 17th Zittau East-West Fuzzy Colloquium. Zittau, 55–62.
  20. Kronikovskyi, D. O., Ladaniuk, A. P. (2009). Bahatoparametrychnyi rehuliator na osnovi nechitkoi lohiky. Mizhnarodna naukovo-tekhnichna konferentsiya: «Suchasni metody, informatsiyne, prohramne ta tekhnichne zabezpechennia system upravlinnia orhanizatsiino-tekhnolohichnymy kompleksamy». Kyiv: NUKhT, 37–38.
  21. Busher, V., Aldairi, A. (2018). Synthesis and technical realization of control systems with discrete fractional integral-differentiating controllers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (2 (94)), 63–71. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139892
  22. Demkiv, L. I. (2013). Doslidzhennia vplyvu metodu ahrehatsiyi na kharakterystyky systemy z nechitkym rehuliatorom Takahi-Suheno. Visnyk NTU “KhPI”. Seriya: Problemy avtomatyzovanoho elektropryvodu. Teoriya i praktyka, 36 (1009), 120–121.
  23. Regulirovanie proizvoditel'nosti nasosov. Available at: http://5fan.ru/wievjob.php?id=17756
  24. Belyaev, V. M., Gusman, M. T., Eskin, M. G. (1989). Sovremennoe sostoyanie kustovogo bureniya s primeneniem zaboynyh dvigateley. Moscow: VNIIOENG, 60.
  25. Baldenko, F. D., Shmidt, A. P. (2003). Avtomatizirovannye sistemy upravleniya rezhimom bureniya skvazhin zaboynymi dvigatelyami. Burenie i neft', 4, 14–17.
  26. Denisenko, V. V. (2006). PID-regulyatory: printsipy postroeniya i modifikatsii. Sovremennye tehnologii avtomatizatsii, 4, 66–74.
  27. Press, W. H., Teukolsky, S. A., Vetterling, W. T., Flannery, B. P. (2007). Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing. Cambridge University Press, 1262.
  28. Saravanakumar, G., Wahidabanu, R. S. D., George, V. I. (2006). Robustness and performance of modified smith predictors for processes with longer dead times. ICGST International Journal on Automatic Control and System Engineering, 6 (3), 41–46.
  29. Chepenko, T. E. (2011). Metody prognozirovaniya vremennyh ryadov na osnove iskusstvennyh neyronnyh setey s elementami vremennoy zaderzhki. ASU i pribory avtomatiki, 157, 41–48.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Lahoida, A., Boryn, V., Sementsov, G., & Sheketa, V. (2020). Розробка автоматизованої системи керування тиском бурового розчину на вході в свердловину. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(2 (106), 82–94. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209844

Номер

Том 4 № 2 (106) (2020): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Andrii Lahoida, Vasyl Boryn, Georgiy Sementsov, Vasyl Sheketa

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.