На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Моделирование производственного процесса

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 05.10.2012. Сдан: 2012. Страниц: 18. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство образования  и науки Российской Федерации  
 
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»  
 
Факультет информационных технологий  
 
Кафедра системного анализа и управления
 
 
 

Курсовой  проект
по  дисциплине: “Системное проектирование и реинжиниринг бизнес-процессов"
                                            Пояснительная записка 
 

ОГУ 220100.62.4 4 11.07 ПЗ 
 
 
 
 
 

                       
                   
                   

                        Руководитель работы
                        _____________ ____Тугов В.В.
                   ”_____”______________2011 г.
                              Исполнитель
                              студент  группы 08 САУ(б)
                       _____________ Дьяков Е.Г.
                ”_____”______________2011 г.  
                 
                 
                 
                 
                 
                 

Оренбург 2011
Министерство  образования и науки Российской Федерации  
 
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»  
 
Факультет информационных технологий  
 
Кафедра системного анализа и управления
 

Задание на курсовую работу 

    Моделирование производственного  процесса 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Дата выдачи задания “___”______________2011 г.
Руководитель  Тугов В.В.
 Исполнитель
студент группы 08 САУ(б) Дьяков Е.Г.
Срок защиты работы “___”______________2011 г. 

Аннотация 

    Пояснительная записка содержит 36 страницы, 4 рисунка, 1 таблицу,3 приложения и 15 источников.
    В курсовом проекте рассматриваются основные параметры процесса бурения, а также проводится предпроектное обследование предприятия, анализируется технологический процесс, разрабатывается структурная и функциональная схема процесса бурения, проводится оптимизация параметров процесса, разрабатывается математическая модель данного процесса. 
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

    1   Анализ технологического процесса...................................................................5
    1.1 О технологическом процесса..............................................................................5
    1.2 История развития.................................................................................................9
     1.3 Структура бурового предприятия......................................................................9
     1.4 Схема разработки технологии бурения скважин…………………………….10
    2    Выбор оборудования и анализ эффективности процесса бурения................11
   2.1 Выбор бурового оборудования.........................................................................11
     2.2 Эффективность процесса бурения....................................................................13
     3  Описание разрабатываемой системы управления...........................................16
     3.1 Разрабатываемая система……………………………………………………...17
     3.2 Вращательное бурение нефтяных  скважин………………………………….19
   3.3 Входная информация, выходные  данные, относительно модели Stratum.....22
   3.4 Используемые средства прикладных программ..............................................23
   4    Оптимизация процесса бурения.......................................................................24
    4.1 Математическое описание процесса бурения……………………………….24
     4.2 Алгоритм решения задачи.................................................................................29
          Заключение……………………………………………………………………30
          Список использованных источников …………………..……………………37
          Приложение A………………………………………………….
           Приложение B……………………………………………………………………
           Приложение C…………………………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение 

      Теоретические исследования в  области совершенствования управления  процессом бурения и его оптимизации  получили новые возможности практической  реализации с появлением управляющей техники и созданием на ее основе систем автоматизированного управления.
    Систем автоматизированного управления процессом  бурения скважин на полезные ископаемые позволяют не только управлять процессом бурения в реальном времени по любому из известных алгоритмов, но и собирать, накапливать и обрабатывать информацию о процессе бурения, а также диагностировать работоспособность отдельных узлов и  механизмов.
    Оптимизация технологических процессов с использованием современной техники должна обеспечить интенсификацию производства, повышение качества и снижение себестоимости продукции.
    Необходимость этого вытекает из анализа производственной деятельности геологоразведочных организаций  по выполнению плановых заданий. Несмотря на то, что внедрение современного оборудования, инструментов, прогрессивной  технологии бурения, средств механизации  и автоматизации отдельных операций, совершенствование организации  труда в целом обеспечило выполнение этих заданий, в бурении остаются значительные резервы повышения  производительности труда и улучшения  его технико-экономических показателей. Эти резервы заключаются, прежде всего, в оптимизации и автоматизации  оперативного управления процессом  бурения скважин и в совершенствовании  организации работ[5].
       Целью проекта является повышение эффективности процесса бурения за счет оптимизации.
    В курсовом проекте рассматриваются  основные параметры процесса бурения, в дальнейшем рассматривается следующие задачи:
       - провести предпроектное обследование предприятия ;
       - проанализировать технологический процесс;
       - разработать структурную и функциональные схемы процесса бурения;
       - разработать математическую модель для управления процессом бурения;
       - провести оптимизацию параметров процесса бурения. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Анализ технологического процесса
 
      О технологическом  процессе
     Бурение - процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы —скважины, шпура или шахтного ствола — путём разрушения горных пород на забое, бурение осуществляется, как правило, в земной коре, реже в искусственных материалах (бетоне, асфальте и др.). В ряде случаев процесс бурения включает крепление стенок скважин (как правило, глубоких) обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой зазор между трубами и стенками скважин.
     Область применения бурения многогранна: поиски и разведка полезных ископаемых; изучение свойств горных пород; добыча жидких, газообразных и твёрдых (при выщелачивании и выплавлении) полезных ископаемых через эксплуатационные скважины; производство взрывных работ; выемка твёрдых полезных ископаемых; искусственное закрепление горных пород (замораживание, битумизация, цементация и др.); осушение обводнённых месторождений полезных ископаемых и заболоченных районов; вскрытие месторождений; прокладка подземных коммуникаций: сооружение свайных фундаментов и др[7].
     Существует  множество способов бурения, их классификация представлена в приложение 1. 
     По  характеру разрушения породы, применяемые  способы бурения делятся на:
- механические — буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая её;
- немеханические — разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на неё (термическое, взрывное и др.).
     Механические  способы бурения подразделяют на:
- вращательные;
- ударные;
- вращательно-ударные;
- ударно-вращательные.
       При вращательном бурении порода  разрушается за счёт вращения  прижатого к забою инструмента.  В зависимости от прочности  породы при вращательном бурении  применяют буровой породоразрушающий инструмент режущего типа; алмазный буровой инструмент; дробовые коронки, разрушающие породу при помощи дроби[6].
     Ударные способы бурения разделяются  на:
- ударное бурение или ударно-поворотное (бурение перфораторами, в том числе погружными, ударно-канатное, штанговое и т.п., при которых поворот инструмента производится в момент между ударами инструмента по забою);
- ударно-вращательное (погружными пневмо- и гидроударниками, а также бурение перфораторами с независимым вращением и т.п.), при котором удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту;
- вращательно-ударное, при котором породоразрущающий буровой инструмент находится под большим осевым давлением в постоянном контакте с породой и разрушает её за счёт вращательного движения по забою и периодически наносимых по нему ударов. Разрушение пород забоя скважины производится по всей его площади (бурение сплошным забоем) или по кольцевому пространству с извлечением керна (колонковое бурение). Удаление продуктов разрушения бывает периодическое с помощью желонки и непрерывное шнеками, витыми штангами или путём подачи на забой газа, жидкости или раствора[8].
       Иногда бурение подразделяют  по типу бурового инструмента:
- шнековое;
- штанговое;
- алмазное;
- шарошечное  и т.д.
  По типу буровой машины разделяются на:
- перфораторное;
- пневмоударное;
- турбинное  и т.д.
     Бурение развивалось и специализировалось применительно к трём основным областям техники: наиболее глубокие скважины (несколько км) бурятся на нефть и газ, менее глубокие (сотни м) для поисков и разведки твёрдых полезных ископаемых, скважины и шпуры глубиной от нескольких м до десятков м бурят для размещения зарядов взрывчатых веществ (главным образом в горном деле и строительстве)[10]. 

      История развития
 
---
     Бурение скважин на нефть и газВ Китае свыше 2 тыс. лет назад впервые в мировой практике вручную бурились скважины (диаметром 12—15 см и глубиной до 900 м) для добычи соляных растворов. Буровой инструмент (долото и бамбуковые штанги) опускался в скважину на канатах толщиной 1—4 см, свитых из индийского тростника. Бурение первых скважин в России относится к 9 в. и связано с добычей растворов поваренной соли (Старая Русса). Затем соляные промыслы развиваются в Балахне (12 в.), в Соликамске (16 в.). На русских соляных промыслах издавна применялось ударное штанговое бурение. Во избежание ржавления буровые штанги делали деревянными; стенки скважин закрепляли деревянными трубами. В 17 в. в рукописном труде «Роспись, как зачать делать новая труба на новом месте» («Известия императорского археологического общества», 1868, т. 6, отд. 1, в. 3, с. 238—55) подробно описаны методы этого периода. Первый буровой колодец, закрепленный трубами, был пробурен на воду в 1126 в провинции Артуа (Франция), отсюда глубокие колодцы с напорной водой получили название артезианских.
     Развитие  методов и техники бурения  в России начинается с 19 в. в связи с необходимостью снабжения крупных городов питьевой водой. В 1831 в Одессе было образовано «Общество артезианских фонтанов» и пробурены 4 скважины глубиной от 36 до 189 м. В 1831—32 бурили скважины в Петербурге (на Выборгской стороне), в 1833 в Царском Селе, в Симферополе и Керчи, в 1834 в Тамбове, Казани и Евпатории, в 1836 в Астрахани. В 1844 была заложена первая буровая скважина для артезианской воды в Киеве. В Москве первая артезианская скважина глубиной 458 м пробурена на Яузском бульваре в 1876. Первая буровая скважина в США пробурена для добычи соляного раствора близ Чарлстона в Западной Виргинии (1806).
     Поворотным  моментом, с которого начинается бурный прогресс в бурения, было развитие нефтедобычи. Первая нефтяная скважина была пробурена  в США случайно в 1826 близ Бернсвилла в Кентукки при поисках рассолов. Первую скважину на нефть заложил  в 1859 американец Дрейк близ г. Тайтесвилла в Пенсильвании. 29 августа 1859 нефть была встречена на глубине 71 фута (около 20 м), что положило начало нефтяной промышленности США. Первая скважина на нефть в России пробурена в 1864 около Анапы (Северный Кавказ).
     Технические усовершенствования бурения в 19 в. открываются предложением немецкого инженера Эйгаузена (1834) применять так называемые ножницы (сдвигавшаяся пара звеньев при штанговом бурении). Идея сбрасывать соединённое со штангами долото привела к изобретению во Франции Киндом (1844) и Фабианом (1849) свободно падающего бурового инструмента («фрейфала»). Этот способ получил название «немецкий». В 1846 французский инженер Фовель сделал сообщение о новом способе очистки буровых скважин водяной струей, подаваемой насосом с поверхности в полую штангу. Первый успешный опыт бурения с промывкой проведён Фовелем в Перпиньяне (Франция)[11].
      Структура бурового предприятия 
 
     Цикл строительства скважины (ЦСС) включает следующие виды работ:
- подготовительные работы к строительству ( строительство подъездных путей, линий электропередач, линий связи, трубопроводов, кустового основания, бурение скважины на воду и т.д.);
- строительно-монтажные работы (сборка буровой установки и привышечных сооружений);
- подготовительные работы к бурению (осмотр и наладка оборудования, оснастка талевой системы, бурение и крепление шурфа, установка направления  и др.);
- бурение ствола скважины и его крепление;
- оборудование устья, испытание скважины на приток, сдача скважины в эксплуатацию;
- демонтаж буровой установки и привышечных сооружений, транспортировка их на новую точку, нейтрализация отходов, рекультивация земель;
     Организация цикла строительства скважин  в своей основе содержит взаимоотношения  между производственными бригадами, основными производственными фондами (буровыми установками) и конечной продукцией (скважинами).
     При специализированной организации производственного  процесса все работы на буровой ведутся 5-7 бригадами, которые специализируются на выполнении технологически  однородных работ. После окончания работ бригады переходят на следующие объекты.
     При комплексной организации ЦСС  все работы возлагаются на производственные бригады, насчитывающие 30-40 человек. В  эти бригады включаются рабочие  разных специальностей, которые ведут  все работы, начиная с вышкомонтажных и кончая опробованием скважин
     Строительство нефтяных и газовых скважин осуществляется  буровыми предприятиями, имеющими различную организационно-правовую форму и разную степень автономности в структуре нефтегазодобывающих компаний. Примем традиционное наименование бурового предприятия: «Управление буровых работ» (УБР).
     УБР представляет собой сложную технико-экономическую систему и состоит из большого числа элементов (техники, оборудования, технологических процессов и приемов, коллективов людей, зданий, сооружений и др.), функционирующих в тесном взаимодействии для достижения общей цели при наличии внешних и внутренних случайных возмущений.
Характерными  особенностями УБР являются:
- наличие целей функционирования , определяющих ее назначение;
- наличие управления, представляющего собой целенаправленное воздействие на систему;
- наличие иерархической структуры, состоящей из нескольких уровней подсистем в соответствии с их взаимоотношением;
- наличие процесса функционирования, заключающегося в обмене материалами и информационными потоками в подсистемах.
   Основной  целью функционирования УБР является создание новых основных производственных  фондов – скважин.
   Строительство нефтяных скважин – сложный многостадийный процесс, включающий строительство дорог, водоводов, линий электропередач и связи, транспортирование и монтаж бурового оборудования и сооружений, бурение и крепление ствола скважины, испытание продуктивных пластов и т.д. Реализация этих этапов, часто взаимосвязанных осуществляется посредством  вспомогательные, обслуживающие и управленческие процессов, которые являются базой для формирования производственной структуры УБР. 
 Организационная структура УБР (приложение 2) включает производственные подразделения, участвующие в изготовлении основной продукции- скважин, и органы управления предприятием. В ней также  отражены  организационные, иерархические и технические особенности предприятия.

     Центральная инженерно-технологическая служба (ЦИТС);   районные инженерно-технологические службы (РИТС); вышкомонтажный цех (ВМЦ) или  контора (ВМК);  цех опробования скважин (ЦОС) или контора (КОС) относятся к структурным подразделениям основного производства.
   К структурным подразделениям вспомогательного производства относятся: цех крепления  скважин (ЦКС) или тампонажная контора (ТК); база производственного обслуживания (БПО), состоящая из прокатно-ремонтных  цехов бурового оборудования (ПРЦБО), электроснабжения (ПРЦЭЭ), турбобуров и труб (ПРЦТТ), цеха пароводоснабжения (ЦПВС);  цеха промывочной жидкости (ЦПЖ), цеха автоматизации производства (ЦАП).
   К непромышленным хозяйствам  относятся автотранспортная контора (АТК), строительно-монтажное управлени (СМУ) или ремонтно-строительный участок (РСУ)., жилищно-коммунальная контора (ЖКК), учебно-курсовой комбинат (УКК) и ряд других подразделений.
   Строительство скважин представляет собой  совокупность комплексов  отдельных процессов, отличающихся  друг от друга технологическими особенностями, применяемыми  техническими  средствами и выполняемыми специализированными подразделениями. Каждый  комплекс во многом является самостоятельным, состоящим из основных,  вспомогательных, обслуживающих и управленческих процессов. Например, в вышкомонтажном комплексе, основной процесс по строительству вышки и монтажу оборудования выполняется вышкомонтажными бригадами, а реализация вспомогательных процессов сосредоточена  в цехе металлоконструкций, заготовительном, ремонтно-механическом.  Обслуживающие процессы  осуществляют управление производственно-технического обслуживания и комплектации оборудования  (УПТО и КО), управление технологического транспорта (УТТ), центральные базы производственного обслуживания (ЦБПО), входящие в состав нефтегазодобывающих компаний. Управленческие процессы протекают в аппарате вышкомонтажного цеха,  в отделах главного механика, главного энергетика и т.д.
   Выполнение  основных производственных процессов  в строительстве скважин –  бурение и крепление ствола скважины, а также иногда опробование эксплуатационных скважин – осуществляет буровая  бригада.
   Вспомогательные и обслуживающие  процессы сосредоточены в цехах базы производственного обслуживания УБР: ПРЦБО, ПРЦЭЭ, ПРЦТТ, ЦПВС, ЦПЖ и др.
   Аппарат УБР  выполняет планово-организационные и оперативно-хозяйственные функции, которые делятся в основном на задачи планово-перспективного развития и оперативного управления производством.
   В перспективном плане на пять лет и более намечаются основные направления и темпы развития буровых работ, пути совершенствования техники и технологии работ для обеспечения необходимого роста объемов бурения.
   В текущем плане рассматриваются  годовые задачи с разбивкой по кварталам с целью выполнения государственного плана по строительству  скважин путем эффективного использования  наличных ресурсов, внедрения новой  техники и технологии, прогрессивных  методов организации труда и  управления.
   Важная  составная часть оперативного управления – оперативное планирование (месячное, декадное, суточное). На этапе оперативного планирования составляются детальные  графики работ на каждом объекте, планируется подготовка производства, определяется потребность в материальных и трудовых ресурсах, устанавливаются  задания всем обслуживающим и  обеспечивающим подразделениям. Главной задачей оперативного управления, помимо планирования является контроль за ходом выполнения заданий на всех производственных объектах, регулирование производства при возникновении отклонений фактического состояния от планируемого, оперативный учет количественных и качественных результатов работы.
   Оперативные управленческие процессы в УБР возлагаются  на районную инженерно – технологическую службу (РИТС). Это орган оперативного контроля, учета и регулирования хода производства. РИТС организует  бесперебойную  работу  буровых бригад, ведет оперативный
контроль  за выполнением  плана-графика строительства скважин, контролирует своевременность обеспечения бригад  материально-техническими ресурсами, оперативно реагирует на заявки, вызванные аварийными ситуациями.  Основным оперативным учетным документом в РИТС является «Журнал  контроля за технологией бурения и учета работы бригад бурения и опробования скважин». РИТС обязан принимать своевременные конкретные меры по ликвидации аварий и осложнений и  регулярно информировать центральную инженерно-технологическую службу (ЦИТС) о результатах работ.
заданий по проходке и работам, обеспечивающим выполнение заданий буровых бригад, а также по аварийным заявкам. ЦИТС координирует деятельность РИТС,  БПО и других вспомогательных подразделений по оперативному регулированию производственного процесса. При этом ЦИТС осуществляет разработку месячных и декадных планов-графиков по строительству скважин, руководство работой РИТС, круглосуточный  оперативный контроль производства, координацию деятельности  всех  производственных подразделений УБР, сбор и обработку информации по всем производственным объектам, организацию работ по ликвидации аварий и т.д[12]. 

        Схема разработки технологии бурения скважин
 
     Основу  технико-технологических решений при бурении нефтяных и газовых скважин составляет технический проект, содержание которого определяет все основные технические решения, номенклатуру и количество технических средств для реализации выбранной технологии на всех этапах строительства скважин. Эффективность технологических решений определяется степенью научной обоснованности принимаемых решений и достоверностью  исходной информации. При этом большую роль играет накопленный в регионах опыт, так как проектирование многих технологических процессов требует постоянного уточнения математических моделей и логических принципов выбора технологических решений в зависимости от конкретизации геолого-геофизических условий бурения. Представленная ниже схема проектирования технологии бурения является обобщением научных и практических достижений в отрасли за последние десятилетия. Общая схема разработки технологии бурения геологоразведочных скважин на полезные ископаемые представлена в приложении 3[1].
     Выбор профиля скважины:
     На  начальном этапе разработки технологии бурения нефтяных и газовых скважин необходимо определить профиль ствола скважины для наклонно-направленного бурения, который во многом  определяет выбор расчетных схем для последующих этапов. В частности, от этого решения зависят расчеты бурильных и обсадных колонн, выбор компоновок низа бурильных колонн и т. д.
- выбор и расчет профиля скважины. Выбор профиля  зависит от геологических условий на месторождении, глубины скважины по вертикали, величины отклонения, интенсивности набора и падения зенитного угла на данном месторождении при бурении с отклонителем или без него и др;
- выбор компоновок низа бурильной колонны для реализации профиля наклонной или вертикальной скважины. Основной критерий при выборе компоновки низа бурильной колонны для бурения  вертикальной скважины или того или иного участка профиля ствола наклонной скважины – интенсивность измененения зенитного угла при бурении этой компоновкой.
     Выбор конструкции скважины зависит от комплекса неуправляемых и управляемых  факторов. К неуправляемым факторам следует отнести геологические  условия месторождения: глубину  залегания продуктивных пластов, их продуктивность и коллекторские  свойства; пластовые и поровые  давления, а также давления гидроразрыва проходимых пород; физико-механические свойства и состояние пород, вскрываемых  скважиной с точки зрения возможных  обвалов, осыпей, кавернообразования, передачи на обсадные колонны горного  давления и т.д.    
 К  управляемым факторам можно отнести  цель и способ бурения; число  продуктивных горизонтов, подлежащих  опробованию; способ вскрытия  продуктивных горизонтов; материально-техническое обеспечение.   
 Общепринято считать конструкцию скважины рациональной, если она обеспечивает минимальную стоимость строительства скважины, а также выполнение технических (существующие технические средства и материалы, условия их доставки), технологических (освоенные технологические приемы, организация труда основных и вспомогательных подразделений) и геологических (проявление пластовых флюидов, поглощение буровых и тампонажных растворов, обвалообразование и пластическое течение горных пород) ограничений и требований к надежности и долговечности скважины (обеспечение успешного испытания, освоения и эксплуатации).
     При проектировании конструкции скважины в первую очередь выбирают число  обсадных колонн и глубины их спуска исходя из недопущения несовместимости условий бурения отдельных интервалов ствола.
     Выбор высоты подъема тампонажного раствора и конструкции забоя скважины.
Высота  подъёма тампонажного раствора в  затрубном пространстве определяется на основании действующих отраслевых инструктивных и методических материалов.
     Основные  факторы, определяющие конструкцию  забоя – способ эксплуатации объекта, тип коллектора, механические свойства пород продуктивного пласта и  условия его залегания.
     Расчёт  обсадных колонн проводят при проектировании с целью выбора толщин стенок и  групп прочности материала обсадных труб, а так же для проверки соответствия заложенных при проектировании нормативных коэффициентов запаса прочности ожидаемым с учётом сложившихся геологических, технологических, конъюнктурных условий производства.
     Проектирование  процессов углубления и промывки скважин:
     Технико-экономическая  эффективность строительства нефтяных и газовых скважин во многом зависит  от обоснованности процесса углубления и промывки. Проектирование технологии этих процессов включает в себя выбор  способа бурения , типа породоразрушающего инструмента и режимов бурения, конструкции бурильной колонны и компоновки ее низа, показателей свойств и типов бурового раствора, необходимых количеств химических реагентов и материалов для поддержания их свойств, гидравлической программы углубления. Принятие проектных решений обуславливает выбор типа буровой установки, зависящей, помимо этого, от конструкции обсадных колонн и географических условий бурения     
        Для ряда указанных вопросов  еще не выработано однозначных,  а тем более научно-формализованных  правил. При принятии многих решений  (выбор режимно-технологических  параметров бурения, некоторых  свойств буровых растворов и  др.) оказывается необходимым использовать  результаты обобщения промыслово-статического  материала, получаемого при бурении  опорно-технологических и первых  разведочных скважин.     
  Выбор типа породоразрушающего инструмента базируется на информации о физико-механических свойствах пород и литологическом строении разреза пород и, во многом, зависит от конкретных региональных условий.
     Выбор типа бурового раствора и расчет необходимого количества материалов для поддержания  его свойств.
     Выбор типа бурового раствора до настоящего времени не имеет формализованных  правил и поэтому производится на основании анализа практикибурения  и опыта инженеров по буровым  растворам.    
      Основа  выбора допустимых типов буровых  растворов- соответствие составов буровых растворов разбуриваемым породам на всем интервале бурения до спуска обсадной колонны.
          Процедура выбора типа бурового раствора состоит из следующих операций: получение от геологической службы информации о разрезе скважины; идентификацию пород разреза; установление типов буровых растворов, которые могут быть использованы при разбуривании пород данного класса; определение оптимальной последовательности применения буровых растворов.
  Разрез скважины разбивают на интервалы , для каждого из которых выбирают  допустимые типы буровых растворов, причем на каждом интервале ими могут быть только растворы, применимые на всех вышележащих интервалах в пределах необсаженной части скважины. Затем рассчитывают стоимость 1 м3  каждого раствора, допустимого на данном интервале.  
      На  следующем этапе определяют объемы растворов, необходимые для бурения  каждого интервала. На последнем  этапе рассчитывают количество материалов и химических реагентов, необходимых  для реализации  выбранной последовательности буровых растворов с учетом затрат материалов на поддержание свойств раствора.
В результате по всем интервалам бурения должна  быть получена следующая информация: наименование и компонентный состав бурового раствора, его необходимый объем и стоимость, расход материалов на поддержание свойств бурового раствора, степень его очистки.
     Выбор способа бурения и режимно-технологических  параметров углубления.
     Принятие  решения об использовании того или  иного способа бурения – один из ответственных этапов при проектировании технологии углубления, так как в  дальнейшем выбранный способ определяет многие технические решения –  режимы  бурения, гидравлическую программу, буровой инструмент, тип буровой установки. Во многом, это решение определяется конъюнктурными региональными условиями (парк буровых установок, бурильных труб, забойных двигателей и т.п.).
  В качестве исходной информации для принятия решения о способе бурения используют следующие данные: глубину бурения  и забойную температуру, профиль ствола и диаметры долот, тип породоразрушающего инструмента и бурового раствора.
  После принятия решения о способе бурения , типах используемых долот и буровых растворов необходимо подобрать осевую нагрузку на долото, частоту вращения долота, расход бурового раствора и время пребывания долота на забое, т.е. режим бурения.
     В случае выбора способа бурения с  забойными гидравлическими двигателями, после расчёта осевой нагрузки на долото необходимо выбрать тип забойного  двигателя. Этот выбор осуществляется с учётом удельного момента на вращение долота, осевой нагрузки на долото и плотности бурового раствора. Технические  характеристики выбранного забойного  двигателя учитываются при проектировании частоты оборотов долота и гидравлической программы промывки скважины.
Для поиска этих значений в настоящее время  используются три подхода:
    - экспериментальный, состоящий в поиске оптимальных управляющих воздействий в процессе планируемых экспериментов при бурении опорно-технологических скважин;
    -  экспериментально-статистический, основывающийся на сборе и переработке информации об отработке долот при массовом бурении на регионе;
    - аналитико-статистический метод, использующий математические модели углубления, коэффициенты которых определяются  на основе обработки статистических данных по отработке долот.
   Однако  оптимизация режимных параметров на стадии проектирования имеет недостаточную для практики эффективность.  Поэтому при проектировании  вырабатывается нормативное задание  режимно-технологических параметров и числа необходимых долот, а поиск оптимальных управляющих воздействий необходимо осуществлять в оперативном режиме на буровой, что соответствует тенденциям мировой практики.
     Выбор компоновки и расчет бурильной колонны  Конструкция бурильной колонны  определяется  условиями бурения  и конструкцией скважины. При проектировании бурильных колонн возможны следующие ситуации: необходимо выбрать рациональную компоновку бурильной колонны , удовлетворяющую всем инженерным по несущей способности; необходимо дать оценку с позиций проверки на прочность какого-либо варианта компоновки колонны.
     При выборе компоновки колонны бурильных  труб в качестве исходной информации используются: геометрические параметры  профиля ствола скважины, диаметр  обсадной колонны на предыдущем интервале  бурения , способ бурения, плотность бурового раствора, потери давления в забойном двигателе и долоте, вес забойного двигателя.
     В результате расчета должны быть получены диаметры, толщины стенок, группы прочности  и длины секций для всех ступеней колонны, а также величины фактических  коэффициентов запасов прочности  для сравнения с нормативными коэффициентами
     Выбор буровой установки Буровые установки- это комплексные системы, включающие все основные и вспомогательные агрегаты и механизмы, которые необходимы для строительства скважин.
     Буровую установку выбирают по ее допустимой максимальной  грузоподъемности, обуславливающей с некоторым  запасом вес в воздухе наиболее тяжелых бурильной и  обсадной  колонн
     Для принятой по грузоподъемности и условной глубине бурения буровой установки  в зависимости от региональных условий , связанных со степенью обустройства (дороги, линии электропередач, водоснабжение и др.) и климатической зоной, выбирают тип привода, схему монтажа и транспортирования, а также учитывают необходимость комплектования отопительными установками, дополнительными агрегатами и оборудованием.
     Под гидравлической программой понимается комплекс регулируемых параметров процесса промывки скважины. Номенклатура регулируемых параметров следующая: показатели свойств  бурового раствора, подача буровых  насосов, диаметр и количество насадок  гидромониторных долот.
При составлении  гидравлической программы предполагается :
    - исключить флюидопроявления из пласта и поглощения бурового раствора;
    - предотвратить размыв стенок стенок скважины и механическое диспергирование транспортируемого шлама с целью исключения наработки бурового раствора;
    - обеспечить вынос выбуренной горной породы из кольцевого пространства скважины;
    - создать условия для максимального использования гидромониторного эффекта;
    - рационально использовать гидравлическую мощность насосной установки;
    - исключить аварийные ситуации при остановках , циркуляции и пуске буровых насосов.
Перечисленные требования к гидравлической программе  удовлетворяются при   условии формализации и решения многофакторной оптимизационной задачи.
     Известные схемы проектирования процесса промывки бурящихся скважин основаны на расчетах гидравлических сопротивлений в  системе по заданным подаче насосов  и показателям свойств буровых  растворов.
Подобные  гидравлические расчеты проводятся по следующей схеме. Вначале, исходя из эмпирических рекомендаций, задают скорость движения бурового раствора в кольцевом пространстве и  вычисляют требуемую подачу буровых насосов. По паспортной характеристике буровых насосов подбирают диаметр втулок, способных обеспечить требуемую подачу. Затем по соответствующим формулам определяют гидравлические потери в системе без учета потерь давления в долоте. Площадь насадок гидромониторных долот подбирают исходя из разности между максимальным паспортным давлением нагнетания  (соответствующим выбранным втулкам) и вычисленными потерями давления на гидравлические сопротивления.
     Крепление скважины –заключительная операция ее проводки, предназначенная для укреплениястенок скважины, обеспечения длительной изоляции пластов друг от друга и от дневной поверхности.
Процесс крепления скважин складывается из нескольких технологических операций, проектирование которых должно наряду с обеспечением высокого качества работ  минимизировать стоимость проводки скважин привыполнении плановх  сроков и безусловном недопущении осложнений.
     Скавжину  крепят обсадными колоннами, спускаемыми  целиком или секциями (хвостовиками),  а колоны цементируют различными способами – сплошным, в две или несколько ступеней с разрывом во времени, двумя или более секциями, обратным способом.
     Каждую  скважину крепят в конкретных геологических  условиях, и геологические пласты , составляющие разрез , налагают определенные ограничения на процесс спуска  и цементирования обсадной колонны, нарушение которых приводит к различного рода осложнениям или авариям. Для реализации процесса используют оборудование и материалы с их ограниченными техническими характеристиками.Кроме того, гидродинамические процессы, происходящие в скважине при промывке, спуске, цементировании колонны и ОЗП, также влияют на выбор способа крепления.
     В качестве критериев, определяющих выбор  способа спуска колонны и ее цементирования, приняты грузоподъемность оборудования, допустимое время пребывания ствола скважины в необсаженном состоянии  и режим качественного цементирования обсадной колонны в один прием. Режим  цементирования зависит от пластовых  давлений и давлений гидроразрыва или  поглощения пластов, допустимого давления в устьевом оборудовании и технических  устройствах; режима течения тампонажного раствора, обеспечивающего качественное заполнение затрубного пространства; времени безотказной работы цементировочного оборудования.
     Многообразие  геолого-технических условий при  бурении нефтяных и газовых скважин, рост глубин, вызвавший, необходимость  закачивания больших объемов  тампонажных растворов в сжатые сроки, и повышение требований к  качеству работ по креплению обусловили применение широкой номенклатуры тампонажных цементов и химических реагентов, используемых в тампонажных растворах.
Выбор тампонажных материалов для цементирования обсадных колонн обуславливается литофациальной характеристикой разреза. Основными  факторами, определяющими состав тампонажного раствора, являются температура,пластовое давление, давление гидроразрыва, наличие солевых отложений, вид флюида и т.д.
     Для цементирования скважин необходимо применять только тампонажные материалы, выпускаемые промышленностью по технологическим регламентам и  удовлетворяющие требованиям соответствующих  стандартов.
     Буферные  жидкости повышают степень вытеснения бурового раствора из затрубного пространства скважины, предотвращая его смешение  с тампонажным раствором и удаляя часть глинистой корки со стенок.
     Буферную  жидкость выбирают согласно следующим  критерияям: типу основы бурового раствора (водная или неводная),  его плотности, температурным условичм в скважине , кавернозности ствола, высоте подъема тампонажного раствора, содержанию солей кальция в буровом растворе, наличию в разрезе высокопроницаемых пластов, протяженности перемычки между продутивным и водоносным пластами, наличию в буровом растворе  химических реагентов.
     Сборка  и спуск обсадной колонны –  ответственные этапы крепления  скважины. В общем случае они состоят  из следующих операций: сборка обсадных (при необходимости и бурильных) труб в колонну, установке на ней  элементов колонной и заколонной технологической оснастки, спуске колонны  на длину каждой трубы (с ограниченной скоростью спуска и интенсивностью торможения), промежуточных доливах  колонны и промывке скважины.
     Под понятием «технологическая оснастка обсадных колонн» подразумевается определенный набор устройств, которыми оснащают обсадную колонну для обеспечения  качественного ее спуска и цементирования.
      При гидравлическом расчете цеметирования должны выполняться технико-технологические требования к давлению в системе цементирования.
    -          суммарное давление не должно превышать предельно допустимых давлений для цементировочной головки и цементировочного агрегата;
    -          давление в затрубном пространстве должно быть меньше давления гидроразрыва пластов.
     Герметичность и прочность зацементированных  обсадных колонн проверяют созданием  внутреннего или внешнего избыточного  давления при нагнетании в колонну  жидкости или снижения уровня жидкости внутри колонны.
     Для обеспечения достоверной геологической  информации в перспективных интервалах выбирается комплекс геофизических  исследований. Выбор основного и  дополнительного комплексов зависит  от типа скважины, интервалов исследования, свойств бурового раствора.
     Заключительный  технологический этап при бурении  нефтяных и газовых скважин связан с испытанием продуктивных горизонтов. В комплекс работ по испытанию  входят создание гидравлической связи  скважины с пластами при наличии  закрытого забоя, выбор способа  вызова притока из пластов и при  необходимости методов активного воздействия на призабойную зону с целью устранения вредного влияния на продуктивные пласты процессов бурения при вскрытии.
     Перфораторы пробивают канал в продуктивном пласте через стенки обсадных труб и слой затрубного цементного камня. Различие геологических условий  породило необходимость создания широкой  номенклатуры перфораторов – бескорпусных разрушающихся, корпусных кумулятивных и т.д.
     При осуществлении перфорации возможны значительные деформации обсадной колонны, образования трещин в цементном  камне и нарушение их сцепления. Поэтому выбор способа перфорации и проектирования технологических  режимов должно проводиться только при соблюдении требований действующих  руководящих документов.
     Вызов притока из пласта осуществляют снижением  забойного давления. Выбор способа  вызова притока из пласта базируется на следующей исходной информации: глубина скважины (искусственный  забой); диаметр обсадной колонны; диаметр  колонны насосно – компрессорных  труб (НКТ); глубина спуска НКТ; пластовое  давление; пластовая температура; проницаемость  пласта; сведения об эксплуатационных особенностях пласта – коллектора; сведения о загрязненности призабойной  зоны пласта. В настоящее время  используются следующие способы  вызова притока из пласта: замена на раствор меньшей плотности; замена на газированную жидкость; замена на пену; снижение уровня жидкости в скважине. На основе выбора способа вызова притока  получают ответы на следующие вопросы: режимные показатели процесса (забойное давление и депрессия на пласт, темп снижения забойного давления, производительность агрегатов и давление нагнетания рабочих агентов, продолжительность  процесса); технические средства (номенклатура и количество); реагенты и материалы (номенклатура и количество); стоимость  работ[13]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Выбор оборудования и анализ эффективности процесса бурения
 
    2.1  Выбор бурового оборудования  

     Характеристика  горных пород определяет выбор породоразрушающего инструмента и обусловливает необходимость проведения тех или иных мероприятий, способствующих нормальному (безаварийному) процессу бурения скважин. Рекомендации по выбору породоразрушающего инструмента (по областям рационального применения) были приведены выше при описании этих технических средств. 
    С учетом выбранного способа бурения, геолого-технических условий бурения скважины и ее конструкции выбирается породоразрушающий инструментвид промывочной жидкости, определяются оптимальные параметры режима бурения.  
 С учетом режима бурения, а также глубины скважины и ее диаметра выбирается тип бурильной колонны, определяется ее масса, а также необходимая для этих условий мощность привода бурового станка, а затем и тип бурового станка. Одновременно с разработкой конструкции скважины устанавливается наибольшая длина и масса обсадной колонны, оценивается возможность возникновения аварийных ситуаций, их характер и меры, необходимые для предупреждения осложнений и ликвидации аварий. 
   В зависимости от вида промывочной жидкости, ее расхода, необходимого для обеспечения оптимального процесса бурения, а также глубины и диаметра скважины, типа бурильной колонны определяются параметры бурового насоса и выбирается его тип. 
   Выбор типа буровой мачты или вышки обусловлен общей массой бурильной колонны и наибольшей массой обсадной колонны. Кроме того, при выборе следует учитывать наибольшие усилия, которые могут возникнуть в мачте от ветровых нагрузок и при ликвидации аварий в скважине[14].

     Схема выбора бурового оборудования и инструмента представлена на рисунке 1. 


Рисунок 1 - Схема выбора бурового оборудования и инструмента 

      Эффективность процесса бурения
 
     Эффективность бурения при рационально выбранном типе породоразрушающего и технологического инструмента зависит от правильного сочетания параметров режима:
    - частоты вращения бурового снаряда
    - осевой нагрузки на инструмент
    - расхода промывочной жидкости.
       Оптимальным режимом бурения является такое сочетание их значений, которое обеспечивает заданные (экономически обоснованные) механическую скорость бурения, проходку за рейс и расход материалов, не превышающий нормативного значения[15]. 
 Для решения особых технологических задач (повышение выхода керна, отбор технологических проб полезного ископаемого, управление трассой скважины, бурение в особо сложных геологических условиях и др.) применяют специальные режимы бурения.

     При разработке режима бурения необходимо учитывать следующие факторы:
    - для каждого типоразмера породоразрушающего инструмента характерны свои оптимальные параметры режима бурения
    - основное влияние на рациональное сочетание параметров режима оказывают твердость и трещиноватость горных пород: при выборе параметров режима бурения необходимо учитывать состояние скважины
    - существенное влияние на выбор режима бурения имеют такие свойства горных пород, как анизотропия, косослоистость, сланцеватость, перемежаемость по твердости, способствующие искривлению скважины
    - бурить породы с такими свойствами необходимо на специальных режимах.
Основные  правила подбора значений параметров режима бурения
     Исследованиями  и практикой установлено, что  во всех группах пород по буримости , в особенности - в I-III группах, механическая скорость бурения растет с увеличением частоты вращения до 2000 мин-1 и более при алмазном бурении и до 400-450 мин-1 при твердосплавном.
     Частоту вращения рекомендуется снижать:
    - при бурении очень твердых пород, когда невозможно обеспечить достаточно высокие осевые нагрузки на породоразрушающий инструмент
    - при бурении неоднородных, чередующихся по твердости пород
    - при бурении в условиях зашламования
    - при специальных режимах бурения
     Механическая  скорость бурения возрастает и с  увеличением осевой нагрузки на породоразрушающий  инструмент, но только до определенных пределов. Если она выше оптимальной, как правило, происходит резкое увеличение расхода истирающих материалов и даже разрушение коронок; скорость в данном случае может даже расти, но лишь за счет интенсивного износа инструмента. Осевые нагрузки ниже оптимальных, наоборот, приводят к зашлифовыванию резцов, что проявляется в быстром снижении механической скорости и прекращении проходки. 
 Оптимальное соотношение параметров режима бурения определяется для каждых конкретных горно-геологических и технических условий бурящейся скважины. 
 Методы поиска оптимальных сочетаний могут быть традиционными (ступенчатое изменение каждого параметра) или вероятностными (одновременное изменение двух или даже трех параметров). Последние в известной мере свободнее от субъективизма, чем первые.

      При традиционной методике разработки режима оптимальное значение осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент выбирают из нескольких последовательно увеличиваемых нагрузок. На каждой ступени нагрузка должна увеличиваться на одинаковую величину, при этом пропорциональное увеличение механической скорости бурения показывает, что оптимальная нагрузка на коронку еще не достигнута.
     Снижение  механической скорости при переходе на следующую ступень показывает, что коронка начала работать в  условиях чрезмерного шламообразования. В этом случае необходимо уменьшить  осевую нагрузку на 1 ступень и перейти  на предыдущую нагрузку, которая в  данных условиях будет оптимальной.  
 При бурении пород пластичного и хрупкопластичного разрушения по достижении ступени нагрузки, при которой механическая скорость уменьшается, необходимо увеличить расход промывочной жидкости и искать нагрузки при увеличенных количествах очистного агента.

     Количество  промывочной жидкости, подаваемой на забой скважины, должно в первую очередь обеспечивать очистку забоя  от разрушенной породы. Недостаток очистного агента приводит к скоплению  на забое скважины шлама, который  препятствует нормальному процессу разрушения горной породы и приводит к неоправданному росту мощности, затрачиваемой на бурение. Чрезвычайно  большой расход промывочной жидкости вызывает наоборот быстрый вынос  частиц разрушенной породы с забоя, что приводит к нежелательным  явлениям размыва керна, эффекту  гидравлического подпора и другим. 
 Во всех случаях, с повышением механической скорости бурения должен увеличиваться расход жидкости, подаваемой на забой скважины. С увеличением твердости горных пород объем промывочной жидкости уменьшается. 
 В породах хрупких и упруго-хрупких (кристаллические, изверженные, метаморфические) бурение ведется на максимальной частоте вращения. В породах пластичного и хрупкопластичного разрушения (глинистые, песчаноглинистые сланцы, аргиллиты и другие породы), шлам которых обладает способностью налипать на коронку и спрессовываться, бурение необходимо вести на более низких частотах вращения в зависимости от диаметра коронки. 
 Частота вращения снижается при увеличении трещиноватости горных пород на 20-50% по сравнению с бурением в монолитных породах. Осевую нагрузку при бурении трещиноватых горных пород необходимо снижать до 40-50% от номинальной во избежание преждевременного выхода коронки из строя. 
 Заключительным этапом разработки технологии бурения является ее постоянное совершенствование на базе новейших достижений науки и техники. Среди методов совершенствования технологического процесса проведения скважин в первую очередь должны быть выделены те, которые существенно влияют на качество, производительность и стоимость бурения[2].

     Проведя анализ технологического процесса выявлено проблемное место – контролирование  основных показателей бурения ( частота вращения, расход промыв очной жидкости, осевая нагрузка на инструмент). Поэтому необходимо решать эту проблему при помощи современных технологий. Данные показатели удобнее всего контролировать при помощи модели, созданной в программной среде Stratum 2000.  
 
 
 
 
 
 
 
 

      3. Описание разрабатываемой системы управления 

      3.1 Разрабатываемая  система 

      В ходе курсового проекта рассматривается система технологического процесса бурения вращательным методом. Необходимо найти место в рассматриваемом процессе, оптимизировав которое можно улучшить весь процесс в целом.
      В рамках курсового проекта рассматриваются 3 основных параметра бурения: частота вращения, расход промыв очной жидкости, осевая нагрузка на инструмент.  

     3.2 Вращательное бурение  нефтяных скважин 

     Вращательный  способ бурения характеризуется  высокой    производительностью (в 3...5 раз превышающей производительность ударного бурения), более низкой стоимостью буровых работ, возможностью бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин.
      При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и  крутящего момента. Под действием  нагрузки долото внедряется в породу, а под влиянием крутящего момента  скалывает ее[3].    
  Существует две разновидности вращательного бурения – роторный и с забойными двигателями.    
     При роторном бурении (Рис.  2) мощность от двигателей  9 передается через лебедку  8 к ротору 16  - специальному вращательному механизму, установленному над устьем скважины в центре вышки. Ротор вращает бурильную колонну и привинченное к ней долото 1. Бурильная колонна состоит из ведущей трубы 15  и привинченных к ней с помощью специального переводника 6 бурильных труб 5.
        Следовательно, при роторном бурении углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны, а при бурении с забойным двигателем – невращающейся бурильной колонны. Характерной особенностью вращательного бурения является промывка 
      При бурении с забойным двигателем долото 1 привинчено к валу, а бурильная  колонна – к корпусу двигателя 2. При работе двигателя вращается  его вал  с долотом, а бурильная колонна воспринимает реактивный момент вращения корпуса  двигателя , который гасится  невращающимся ротором (в ротор устанавливают специальную заглушку).
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.