Файл: білас Саынов атындаы араанды техникалы университеті орауа жіберілді па каф мегерушісі.docx

Сонымен, бір жағынан, бұрғылау процесін автоматтандырудың объективті қажеттілігі бар, екінші жағынан, автоматтандырылған басқару жүйелерін құрудың қажетті алғышарттары бар. Басқару жүйелерін дамытудың техникалық-экономикалық негіздемесінің кейбір аспектілерін толығырақ қарастырайық.

2.2 Автоматтандырылған басқару объектісі ретінде бұрғылау процесінің сипаттамасы
Автоматтандырылған болуы мүмкін күрделі технологиялық процестер үшін компьютерлермен басқару жүйелерін құру саласында үлкен тәжірибесі бар американдық IBM компаниясының мамандары келесі жалпы сипаттамалар мен факторларды келтіреді:

• 
  жұмыс режимдерін жеке және маңызды қайта құру қажеттілігі;
  
• 
  орнату қуаты;
  
• 
  процестерге әсер ететін бұзылулар;
  
• 
  процестің күрделілігі және т. б.
  

Геологиялық барлау ұңғымаларын бұрғылау процесі жұмыс режимдерін жиі және елеулі қайта құрумен сипатталады. Бұл бұрғыланатын жыныстардың қасиеттерінің жиі стохастикалық өзгеруіне де, басқа факторларға да байланысты, мысалы, бұрғылау процесінде тау жыныстарын бұзатын құрал мен тазарту агентінің қасиеттерінің өзгеруі, бұрғылау білігінің ұзаруы; құралды кенжарға қоюға және оны өңдеуге, өзектің, бұрғылау құбырларының көтерілуіне және т. б. байланысты нақты операциялар.

Американдық сарапшылардың пікірінше, инвестиция мөлшері арқылы көрсетілген қондырғының қуаты процесті автоматтандыру қажеттілігін негіздеудің критерийлерінің бірі болып табылады. Күрделі процесті басқаратын жүйенің құны орташа есеппен 300 мың АҚШ долларына тең. және екі жылдық өтелу мерзімінде негізгі қорлардың құны 5-тен 60 млн. (1996 жылғы деректер).

Автоматтандырылған басқаруды қолдану негізделген көптеген процестердің тағы бір ортақ ерекшелігі – экономикалық шығындарға әкелетін жиі және күшті өтеу әсерлері.

Бұрғылау процесі, әсіресе терең ұңғымалар, айтарлықтай белгісіздік жағдайында жүреді, күшті және болжанбайтын бұзылуларға ұшырайды, олардың негізі тау-кен геологиялық және техникалық және технологиялық факторлар болып табылады.

Бұрғылау процесі материалдық және еңбек ресурстарын тұтыну және еңбек өнімін қалыптасқан (бұрғыланған) ұңғыма оқпаны және алынған керн түрінде өндіру (ол үшін бұрғылау бригадасына ақы төленеді) тұрғысынан ғана емес, сонымен қатар, егер бұрғылау жұмыстарын жүргізудің негізгі мақсатын ескеретін болсақ, ғылыми-зерттеу процесі болып табылады - жер қойнауының құрылысы туралы ақпарат алу.

Парадокс пайда болады: бұрғылау процесін жоспарлау, жобалау және нормалау арқылы біз еңбек тақырыбын білеміз – жер қойнауы. Бірақ ұңғымалар бұрғыланады, сондықтан біз еңбек тақырыбын білмейміз және жер қойнауының құрылымы туралы жаңа білім алуға тырысамыз. Бұрғылау процесі дайындалып жатқанда, біз оны детерминистік процесс ретінде қарастырамыз. Бұрғылау басталғаннан кейін және бұрғылау кезінде бұл өндірістік процесс стохастикалық, ғылыми-зерттеу, ақпараттық процестің сипатына ие болады. Бұрғылау процесінің өндірістік және ғылыми-зерттеу сипаты арасындағы қайшылық оның ерекшелігі болып табылады, оны автоматтандырылған басқару жүйесін құру кезінде ескеру қажет.

---

Автоматты басқару әдісі тұрғысынан бұрғылау процесі іс жүзінде зерттелмеген. Максималды рұқсат етілген жиілікпен жазылған бұрғылау режимдерінің параметрлерін жазу диаграммасын талдау бұрғылау процесінің параметрлері мен көрсеткіштерінің үздіксіз өзгеруін көрсетеді. Бұрғылау процесін қандай жиілікпен басқару керек, оның тиімділігі басқару жиілігіне қалай байланысты? Қолмен басқару кезінде бұл сұрақтар туындаған жоқ. Автоматты басқару кезінде бұл міндет іргелі болып табылады.

Басқару жүйесінен басқарылатын объектіге басқару әсерлері уақтылы және бұрғылаудың өзгерген жағдайларына сәйкес келуі керек. Басқару жылдамдығынан басқару сапасы мен түпкілікті нәтиже көп жағдайда ілулі. Бұрғылау процесі динамикалық болғандықтан және бақылау әрекеттерін жиі түзетуді қажет ететіндіктен, кем дегенде қатты қиылысатын жыныстарда, автоматтандырылған басқару жүйесінің адамдарға артықшылығы бар екені анық.

Технологиялық немесе пайдалану тұрғысынан күрделі процестер компьютерлерді қолдана отырып басқаруды автоматтандыру объектісі бола алады. Бұрғылау процесінің технологиялық күрделілігі осы процестің тиімділігін белгілі бір дәрежеде анықтайтын көптеген технологиялық айнымалыларға және олардың арасындағы өзара әрекеттесулерге байланысты, бұл әрдайым айқын бақылау әрекеттерін қолдануды қажет етпейді. Бұл әсіресе әртүрлі технологиялық жағдайларда көрінеді, олардың дұрыс танылуы бұрғылаушылардың бақылау әсеріне байланысты. Пайдалану күрделілігі технологиялық күрделілікке байланысты және белгіленген шектеу жүйесі шегінде оңтайлы деңгейде бұрғылау процесін жүргізу талабымен сипатталады. Бұл бұрғылаушы дұрыс шешім таңдау үшін бұрғылау процесінің салыстырмалы түрде ұзақ уақыт кезеңіндегі тарихын есте ұстауы керек.

Жиі қиылысатын жыныстар мен терең ұңғымалар жағдайында оңтайлы деңгейде бұрғылау процесінің екі немесе үш параметрлерін қолмен басқару мүмкін емес.

Бұрғылау процесін автоматтандырылған басқару адамға қол жетімді емес жиіліктегі екі немесе үш параметрді бір уақытта сәтті өзгертуге мүмкіндік жасайды.Демек, автоматтандырылған басқару тиімділігінің көзі, кем дегенде, уақыт аралығын азайту, оңтайлы режимді іздеу, өзгерген жағдайларға байланысты бір режимнен екінші режимге тез қайта құру, сондай-ақ төтенше жағдайларға әкелетін процестің бұзылуын іс жүзінде толықтай жою болып табылады. Сонымен қатар, бұрғылау процесін басқару стратегиясын есептелген көрсеткіштерді (мысалы, айналым үшін тереңдету) ескере отырып құруға болады. Бұл жанама айнымалыларды сериялық бақылау-өлшеу аппаратурасымен өлшенетін бұрғылау процесінің негізгі параметрлері жайлы ақпаратты пайдаланатын басқару компьютері есептейді.

---

2.3 Бұрғылау процесін автоматтандырылған басқару жүйелерін әзірлеу және енгізі тиімділігінің негізгі көздері
Экономикалық тиімділіктің негізгі көздерінің бірі – оны автоматтандыру кезінде басқару сапасын жақсарту болып табылады.

Егер бұрғылау процесін басқаруды технологиялық параметрлерді (мысалы, механикалық жылдамдықты және т.б.) бұрғылаушыға бұрғылаудың геологиялық-техникалық жағдайларын білуі негізінде инженер-технолог белгілейтін берілген режимге жақын ұстау ретінде қарастырса, онда басқару сапасы бұрғылау процесінің берілген режимдерге, қондырғыларға және т. б. қаншалықты дәл сәйкес келетіндігі болады. Тәжірибе көрсеткендей, әдетте бұрғылаушының күш-жігері процесті белгілі бір режимде немесе индикаторда ұстап тұру үшін жеткіліксіз. Бұл бұрғылау процесіне әсер ететін факторлардың кездейсоқ сипатына және адамның шектеулі мүмкіндіктеріне байланысты.

Автоматтандырылған басқару жүйесі басқару сапасының жақсаруын қамтамасыз етеді, оның ерекшелігі бұзылуларға тез жауап береді және процестің параметрлері мен көрсеткіштерінің өзара әсерін ескеретін басқару әсерін дамытады. Сонымен қатар, жүйе басқару сапасына кепілдік береді, бұл әсіресе маңызды.

Процестің белгілі бір күйін (жергілікті реттеу деп аталатын) ұстап тұрудан тұратын басқарудың сипатталған тәсілінен басқа, жүйеде дәстүрлі қолмен басқару арқылы жүзеге асырылмайтын басқарудың перспективалық әдістері қолданылуы қажет. Оларға мынадай әдістерді жатқызуға болады: жедел оңтайландыру, бейімделгіш күйге келтіру, ауытқу бойынша реттеу, тікелей өлшеуге келмейтін есептелетін жанама айнымалылар бойынша басқару (мысалы, бұрғылауға арналған қуаттың механикалық бұрғылау жылдамдығына ең аз қатынасына қол жеткізу) және т. б. сияқты автоматтандырылған басқару процесінде іске асырылатын әдістер.

Автоматтандырылған басқару жүйелері тиімділігінің тағы бір көзі - бұрғылаудың механикалық жылдамдығының өсуі, апаттар мен асқынулар санының азаюы, объективті құжатталған бақылау арқылы өндірістік уақыттың ұлғаюы нәтижесінде еңбек өнімділігінің артуы.

Жақын арада бұрғылау қондырғысының қызмет көрсететін персоналының қысқаруы күтілмейтіні анық, өйткені қауіпсіздік техникасы тұрғысынан бұрғылау қондырғысына кемінде екі жұмысшы қызмет көрсетуі қажет.

Бірақ бір ұңғыманы бұрғылау кезінде де автоматтандырылған басқару арқылы санның шартты түрде босатылуы туралы айтуға болады.

Басқару жүйесі қызмет көрсетуші бұрғылау персоналы функцияларының бір бөлігін өзіне алатындықтан, босаған уақытта жұмысшылардың әртүрлі қосалқы жұмыстарды орындауға мүмкіндіктері болады. Сонымен қатар, бұрғылау жылдамдығын арттыру арқылы бұрғылау қондырғыларының санын, демек, жұмысшылар санын азайтуға болады.

---

Ұңғыманы бұрғылаудың 1 м құнын төмендету - бұрғылау процесін автоматтандырылған басқару жүйелері тиімділігінің келесі көзі. Бұл, бір жағынан, еңбек өнімділігінің өсуі есебінен, ал екінші жағынан, абразивтік материалдардың, құралдардың, энергияның аз үлестік шығындары, жабдықтың жөндеу аралық мерзімдерін ұлғайту және т. б. есебінен қол жеткізіледі. Мысалы, белгілі Вектор-1 жүйесі. Севукргеологияда В. А. Флантиков пен В. А. Бабишин жасаған. Еңбек өнімділігінің 46%-ға өсуін, механикалық жылдамдық пен рейс ұзындығының тиісінше 30 және 43%-ға артуын, 1 м бұрғылау кезіндегі қуат шығындарының және бұрғылау жұмыстарының өзіндік құнының тиісінше 6,50 және 19,3%-ға төмендеуін қамтамасыз етті.

Мұндай нәтижелер жалпы көлемі 10 мың метрден астам жоспарлы геологиялық барлау ұңғымаларын бұрғылау кезінде алынды. Ескере кету қажет, бұл жүйе қатаң, аппараттық, басқару алгоритмін іске асырудың арқасында өте шектеулі функционалдылыққа ие және іс жүзінде тек бір параметрді-тау жынысын бұзатын құралға (кескішке) жүктемені басқарады.

Экономикалық тиімділіктің анық емес көздеріне параметрлерді бақылау және тіркеу функциялары, сондай-ақ басқару жүйесімен орындалатын бұрғылау процесінің көрсеткіштері кіреді. Бұл ретте инженерлік-техникалық қызметкерлердің белгілі бір бөлігі босатылады, олар процесті хронометрлеуге және деректерді алдын ала өңдеуге міндетті.

Алынған объективті деректер бұрғылау, стандарттау және т. б. процесін оңтайлы жобалауға негіз болады.

Жақын арада жаңа буынды гидрофицирленген бұрғылау қондырғыларын енгізумен, түсіру-көтеру операцияларын автоматтандыру, станоктың жай-күйін диагностикалау, ұңғымалық геофизика деректерін жедел өңдеу, материалдардың шығынын есепке алу және т. б. сияқты бұрғылау процесін басқару жүйесінің функционалдық мүмкіндіктерін кеңейту есебінен тиімділік өсуі мүмкін.

Автоматтандырылған басқару жүйелерін енгізу әлеуметтік маңызға ие. Біріншіден, бұл ақыл-ой мен физикалық жұмыс арасындағы айырмашылықтарды жою, еңбек жағдайлары мен қауіпсіздік техникасын жақсарту, өйткені автоматтандыру нәтижесінде бұрғылау персоналын қозғалмалы және айналмалы бөліктерден қауіпсіз қашықтыққа алып тастауға және ыңғайлы жұмыс жағдайларын жасауға болады.

2.4 Бұрғылау процесін автоматтандыру бойынша әзірлемелердің жай-күйі
Қолда бар мәліметтерге сәйкес, соңғы уақытта шетелдік фирмалар автоматтандырылған бұрғылау процесін басқару жүйелерін құрумен айналысуда.

Жапондық "Кокэн Боринг Машин Ко” компаниясы 1979 жылдан бастап компьютермен басқарылатын бұрғылау машиналарын жасап келеді, мысалы, 1981 жылы СВК-К-10А бағдарламалық басқарылатын бұрғылау машинасы жасалған болатын.

---

Бұл модель интеграцияланған микро-компьютері бар шағын гидравликалық машина болып табылады, ол бөгеттер мен бөгеттерді салу кезінде тереңдігі 100 м дейін цементтеу ұңғымаларын геологиялық түсіруге және бұрғылауға арналған. Әзірлеушілер бұрғылаудың тиімділігі мен қауіпсіздігі бұрғылаушы оператордың біліктілігіне байланысты деп санайды. Сондықтан, кіріктірілген компьютері бар бұрғылау қондырғысын дамытудың мақсаты бұрғылаушының біліктілігіне қарамастан станокта бұрғылау кезінде жоғары сенімділікті, тиімділік пен қауіпсіздікті қамтамасыз ету, сонымен қатар белгісіз тау-геологиялық жағдайларда ұңғыманың белгілі бір тереңдіктегі автоматты бұрғылау мүмкіндігін ашу болып табылады. Басқару жүйесі алты параметр бойынша ақпарат жинайды және берілген бағдарлама бойынша машинаны оңтайлы басқаруды жүзеге асырады. Компания мамандары бағдарламалық жасақтамамен басқарылатын машиналарды қолдану үлкен экономикалық нәтижені алуға мүмкіндік берді дейді.

ГФР-да 1989 жылы үлкен диаметрлі ұңғымалармен кен орындарын игеру кезінде микроэлектроника негізінде бұрғылау процестерін оңтайландыруға кірісті. Басталған ғылыми-зерттеу тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар олардың нәтижелерін бұрғылаудың басқа түрлерінде де пайдалануға болатындығын көрсетеді.

Авторлар үлкен диаметрлі ұңғымаларды бұрғылау кезінде автоматты реттеу мүмкіндік береді деп санайды:

• 
  энергия тұтынудың үлестік тозуын төмендету кезінде бұрғылау жылдамдығын арттыру;
  
• 
  бұрғылау машинасына бір адамға қызмет көрсетуге, бір бригадаға бірнеше станоктарға қызмет көрсетуге жағдай жасау;
  
• 
  ауысымның басында және соңында өнімсіз уақытты азайту;
  
• 
  шығындарды азайту кезінде бұрғылау жылдамдығын барынша арттыру.
  

Әзірлеуде бұрғылау машинасының диагностикасы, бұрғылау режимдерінің параметрлерін және кейбір жұмыс режимдерін тіркеу және көрсету қарастырылған. Бұрғылау процесін оңтайландыру есептеу құрылғыларының көмегімен адаптивті реттеу арқылы жүзеге асырылады.

Барлау бұрғылауының жай-күйін және оның даму бағытын талдауға арналған шолуда шетелдік мамандар бұл әдісті одан әрі дамыту өнімділікті арттыруға, көтеру операцияларына уақытты азайту мақсатында бұрғылау процесін автоматтандыруға және беру жылдамдығының, осьтік жүктеменің, моменттің және жиіліктің оңтайлы үйлесімдерін іздеумен бұрғылау параметрлерін бейімделгіш реттеуді қамтамасыз етуге әкелуі мүмкін дейді. Бұрғылау автоматикасының арнайы жобалау-конструкторлық бюросында (СПКББА) орта класты ЭЕМ базасында терең ұңғымаларды бұрғылауды оңтайландыру, асқынуларды және авариялық жағдайларды тану және алдын алу, аварияларды жою, автоматты жинау, өңдеу,мұнай мен газға терең ұңғымаларды бұрғылау процесі туралы геологиялық-технологиялық және техникалық-экономикалық ақпарат беру, жинақтау мақсатында бұрғылау процесін жедел басқаруға арналған автоматты оңтайландыру және геологиялық-технологиялық бақылау станциясы (САОБ) әзірленді.

---