WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Для оценки степени износа долота в качестве критерия можно использовать значения множества AC, но оценка может быть неверной, так как изменение соответствующих элементов AC 0,0,во времени немонотонное 0,(рисунок 8). Поэтому для 0,0,разработки критерия оценки, а 0,0,также прогнозирования отказа 0,долота необходимо определить 0,вид функциональной 0 50 100 Проходка, м зависимости, которая Экспериментальные значения Экспоненциальная модель Рисунок 8 – Экспоненциальная зависимость наилучшим образом бы элементов AC от наработки долота описывала зависимость амплитуд информативных частот от наработки долота, для чего применялись методы и средства регрессионного анализа. При подборе регрессионной модели независимым фактором или переменной является проходка l, отражающая наработку долота, откликом или зависимой переменной являются значения множества AC. В качестве модели выбрана экспоненциальная модель (см. рисунок 8) в виде Амплитудные оценки спектра Ftm = ctm ebtm l, (3) где Ftm - значение амплитуды информативной частоты m согласно модели, построенной после замера t; l – величина проходки; ctm, btm– оценки коэффициентов регрессионной модели.

Оценки коэффициентов найдены по каждой информативной частоте множества G для продольных и поперечных колебаний методом наименьших квадратов.

Критерий оценки технического состояния долота имеет вид 1 Ftm Rt =, (4) k F1m m=где Ftm - текущее значение; F1m - начальное значение, соответствующее состоянию b1m lнового долота S1, определяется по выражению.

F1m = c1m e Все эталонные значения критерия Rt определяются по формуле (4) при обучении системы распознавания. Обучение производится при бурении первой скважины разбуриваемой площади, а полученные эталонные значения используются для идентичных условий бурения при дальнейшем применении критерия.

Алгоритм оценки состояния долота сводится к периодическому, через приблизительно равные интервалы проходки, измерению уровня вибрации и получению спектра. Затем определяются оценки коэффициентов ctm и btm экспоненциальной зависимости, вычисляется текущее значение Ftm. По формуле (4) находится значение Rt, которое сравнивается с эталонным, и по нему оценивается состояние долота.

Однако, зная Rt, ответить на вопрос о том, сколько еще проработает долото до выхода из строя, довольно сложно. Для увеличения информативности полученного критерия необходимо оценить с допустимой вероятностью интервал глубин, где долото будет неработоспособным, то есть спрогнозировать отказ долота.

Среднее значение доверительного интервала отказа долота, определенное при lk прогнозировании после t-го замера, назовем критической глубиной t. Значение критической глубины при прогнозе после замера t по информативной частоте m обозначим lktm, она определяется из условия (4) пр Ftm ln ctm lktm = (5) btm, пр где Ftm - прогнозируемое значение амплитуды согласно модели, определяемое по пр выражению, Rk – эталонное значение параметра R, при котором Ftm = R F1m k долото считается полностью изношенным (Rk - это отношение амплитуд спектра изношенного долота и амплитуд спектра нового долота Rk = ( atm a1m ) / k ).

m=Прогнозы по данным продольных и поперечных колебаний считаем независимыми и равнозначными. Получив значения lktm по каждой информативной частоте, определяем доверительный интервал (доверительную оценку) критической глубины для случая, когда средняя квадратическая ошибка прогноза заранее не известна. Последовательность оценки технического состояния долота и определение доверительных интервалов отказа долота приводится в алгоритме (рисунок 9).

При разработке критерия использовалось только одно множество информативных частот G10 (выше в тексте G). При реальном применении алгоритма множество Gt определяется каждый раз после замера t, начиная с t=5. Оценивается техническое состояние по критерию Rt. Прогнозирование отказа долота производится в следующем порядке. Производится замер t-1, определяются множества Gt-1, и Ac, разделяющие начальное и текущее состояния долота. Вычисляются значения Ac(t -1) lkt -1,m критической глубины. Если это первое прогнозирование, то по значениям, Lmint-1 lkt-1,m Lmax которые удовлетворяют условию, определяется доверительный интервал отказа долота. Здесь Lmint - глубина, при достижении которой происходит замер вибрации t, Lmax - максимально возможная проходка диагностируемого долота в данных условиях. После замера t аналогично определяются множества Gt, и, вычисляются значения lktm, проверяется Ac1 Act L min lk L max условие.

t tm Так как вычислялся предыдущий прогноз t-1, то по спектрам замера t-1, но для частот множества Gt определяются и Act, Acзатем вычисляются значения lktm.

Удовлетворяющие условию Lmint-1 lktm Lmax, добавляются к значениям lkt-1m, в результате определяется новый доверительный интервал прогноза t-1, предыдущий прогноз уточняется. По замеру t, но для частот множества Gt-Рисунок 9 –Алгоритм оценки технического состояния -1m.

lkt определяются породоразрушающего иструмента и прогнозирования Удовлетворяющие условию отказа долота Lmint lkt-1m Lmax, добавляются к значениям lktm, вычисляются доверительные интервалы прогноза t.

Аналогично после замера t+1 уточняются предыдущие доверительные интервалы и строится новый прогноз t+1 по Gt-1, Gt, Gt+1. Таким образом, с каждым следующим прогнозом количество значений критической глубины lktm, по которым строится доверительный интервал, увеличивается, в результате интервал сужается, точность прогноза повышается. Область наложения доверительных интервалов образует «тревожный интервал», где с заданной доверительной вероятностью произойдет отказ долота. При достижении в процессе бурения тревожного интервала необходимо внимательно следить за ходом долбления, при появлении косвенных признаков полного износа долота (снижение скорости проходки, повороты ведущей бурильной трубы в направлении реактивного момента забойного двигателя и др.) необходимо принимать решение о замене долота.

На рисунке 10 отражен процесс прогнозирования при бурении. После замера вибрации на глубине 101 м определяются первые доверительные интервалы (прогноз 1, сектор А). При достижении этой глубины долото остается в работоспособном состоянии. Производится замер вибрации на глубине 125 м, предыдущий прогноз уточняется, определяются доверительные интервалы 2-го прогноза (сектор Б).

Рисунок 10 - Пример прогнозирования отказа долота Как видно из рисунка 10, в секторе Б прогноз 1 недействителен, но прогноз определяет возможные интервалы выхода долота строя. Аналогично строятся доверительные интервалы после замера на глубине 129 м (сектор В), где прогнозы 2 и 3 сближаются, определяя наиболее вероятный интервал выхода долота из строя (150 – 160 м). Замер вибрации на глубине 150 м доверительных интервалов (сектор С) подтверждает предыдущие оценки, отраженные в секторе В. Появляется явно выраженный «тревожный интервал» 152-158 м, причем тревожные интервалы по данным поперечных и продольных колебаний совпадают. Отказ испытуемого долота произошел на глубине 155 м от начала долбления, то есть в пределах найденного «тревожного интервала».

По алгоритму проводилось прогнозирование технического состояния других долот, получены удовлетворительные результаты. Для долота III-295,3СЗГВ№54, забойный двигатель 2ТСШ-195, определен «тревожный интервал» от 152 до 158 м, полный износ долота наступил при проходке 154 м.

После отработки долота в базу данных заносятся: тип долота, интервал бурения, порода, компоновка, глубина, на которой произошел отказ долота, количество метров, пройденных долотом, значение Rk для отработавшего долота. Эта база данных используется на других скважинах для выбора значения Rk и ведения статистики отработки долот на конкретных разбуриваемых площадях.

В результате применения дихотомического метода распознавания образов разработан критерий оценки технического состояния долота и способ прогнозирования отказа долота, что позволило разработать алгоритм и методику оценки технического состояния долота и прогнозирования его отказа в процессе бурения.

Основные выводы и результаты 1 Установлено влияние режимных параметров процесса бурения – осевой нагрузки, давления промывочной жидкости на математическое ожидание площади спектра продольных и поперечных колебаний бурильной колонны и эксцесс площади спектра продольных колебаний бурильной колонны, поэтому для оценки технического состояния долота необходим адаптирующийся к условиям бурения метод диагностирования.

2 Установлена регрессионная экспоненциальная зависимость между выделенными дихотомическим методом распознавания образов амплитудами спектра продольных и поперечных колебаний бурильной колонны и техническим состоянием долота.

3 Разработан критерий оценки технического состояния долота, определяемый как отношение значений регрессионной экспоненциальной модели в процессе бурения к значениям этой модели в начале бурения.

4 Разработана методика оценки технического состояния долота и прогнозирования его отказа, позволяющая проводить в процессе бурения периодическую оценку технического состояния и прогнозирование момента полного износа долота.

Методика апробирована для различных типоразмеров трехшарошечных долот.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Галеев А.С., Москвин С.А. Исследование акустического канала связи // Опыт, проблемы и перспективы внедрения методов виброакустического контроля и диагностики машин и агрегатов: Сб. науч. тр. – Октябрьский: ОФ УГНТУ, 2000. – С.

11-38.

2 Москвин С.А. Комплекс для измерения технологических параметров бурения // Проблемы нефтедобычи Волго-Уральского региона: Сб. тез. докл. науч.-техн. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. – С. 63-65.

3 Москвин С.А. К вопросу о необходимости исследования вибрации бурильной колонны // Проблемы нефтедобычи Волго-Уральского региона: Сб. тез. докл. науч.техн. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. – С. 67.

4 Галеев А.С., Москвин С.А. Измерительный комплекс для исследования колебаний на буровой установке // Научные проблемы Волго-Уральского нефтегазового региона.

Технические и естественные аспекты: Сб. науч. тр.: В 2-х т. Т.1.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. – С. 94-98.

5 Султанов Б.З., Москвин С.А., Филимонов О.В., Каминский С.Г. Диагностирование основных неисправностей электрооборудования агрегатов, применяемых на буровой установке // Научные проблемы Волго-Уральского нефтегазового региона.

Технические и естественные аспекты: Сб. науч. тр.: В 2-х т. Т.2.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. – С. 82-88.

6 Москвин С.А. Исследование колебаний бурильной колонны на промысле // Научные проблемы Волго-Уральского нефтегазового региона. Технические и естественные аспекты: Сб. науч. тр.: В 2-х т. Т.1.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. – С. 102107.

7 Москвин С.А., Галеев А.С. Предварительные результаты оценки состояния долота по продольным колебаниям бурильной колонны // Современные технологии в машиностроении – 2003: Сб. ст. VI Всерос. науч.-практ. конф. - Пенза, 2003. – С. 325327.

8 Москвин С.А., Галеев А.С. Оценка состояния долота по коэффициенту эксцесса продольных колебаний // АлНИ – 2002: Материалы науч.-техн. конф. – Альметьевск, 2003. – С. 30-31.

9 Аралбаев Т.З., Москвин С.А. К вопросу оценки и прогнозирования технического состояния долота буровой установки с использованием дихотомического метода распознавания образов // Современные информационные технологии – 2003: Сб. ст.

Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза, 2003. – С.78-83.

10 Султанов Б.З., Москвин С.А. Критерий оценки технического состояния долота по колебаниям бурильной колоны // Реализации государственных образовательных стандартов при подготовке инженеров механиков: проблемы и перспективы:

Материалы II Всерос. учеб.-науч.-метод. конф. – Уфа, 2003. – С.221-228.

11 Султанов Б.З., Москвин С.А. Применение критерия оценки технического состояния долота по колебаниям бурильной колонны для прогнозирования его неработоспособного состояния // Реализации государственных образовательных стандартов при подготовке инженеров механиков: проблемы и перспективы:

Материалы II Всерос. учеб.-науч.-метод. конф. – Уфа, 2003. – С. 216-221.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»