«Oilfield engineering»

PRINCIPLES AND APPROACHES TO CREATION OF AUTOMATED CONTROL SYSTEMS DURING DRILLING OF OIL AND GAS WELLS

UDC: 622.24.05:681.5
DOI: 10.33285/0207-2351-2021-11(635)-26-33

Authors:

¹ LUKOIL-Engineering Limited PermNIPIneft Branch Office in Perm, Volgograd, Russian Federation

Keywords: drilling process, parameters of the object of regulation, optimal control criteria, automatic control system, operating parameters, automatic stabilizers, well drilling management

Annotation:

Improving the efficiency of drilling operations is largely associated with one of the most important trends - the drilling process optimization. The complexity of the process, due to a large number of technological variables, information flow of data, uncertainty of geological conditions, the influence of random factors, determines the features of the process control in the automatic mode. The paper presents the main design types of automation tools used at oil and gas fields to control the drilling process parameters in accordance with local criteria for optimizing the target functions of the process (speed, cost, penetration, etc.). The principles of automatic process control, implemented both on the basis of traditional crisp approaches and based on fuzzy logic and artificial neural networks are considered.

Bibliography:

1. Медведев А.Е., Чупин А.В. Автоматизация производственных процессов. - Кемерово: Кузбасский гос. техн. ун-т, 2009. - 325 с.
2. Ребрик Б.М., Куликов В.В. Обобщенный критерий сравнительной оценки эффективности применяемых буровых технологий // Науковi працi Донецкого нацiонального технiчного унiверситету. Сер. Гiрничо-геологiчна. - 2011. - Вып. 14. - С. 226-230.
3. Нескоромных В.В. Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ. - Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2015. - 396 с.
4. Козловский Е.А., Гафиятуллин Р.Х. Автоматизация процесса геологоразведочного бурения. - М.: Недра, 1977. - 215 с.
5. Храменков В.Г., Брылин В.И. Бурение геологоразведочных скважин: учеб. пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического ун-та, 2010. - 243 с.
6. Евсеев В.Д. Физика разрушения горных пород при бурении нефтяных и газовых скважин: учеб. пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического ун-та, 2004. - 151 с.
7. Близнюков В.Ю. Научные основы управления разработкой рациональных конструкций глубоких и сверхглубоких скважин в сложных горно-геологических условиях: дис. … д-ра техн. наук. - Ухта: Ухтинский государственный технический ун-т, 2007. - 527 с.
8. Близнюков Вит.Ю., Близнюков В.Ю. Оценка и классификация горно-геологических и технико-технологических условий бурения скважин и спуска обсадных колонн // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2008. - № 7. - С. 26-31.
9. Овчаренко В.М., Брацлавский И.А. Основы автоматизации и контрольно-измерительные приборы на буровых и горно-разведочных работах: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1982. - 230 с.
10. Погарский А.А., Чефранов К.А., Шишкин О.П. Оптимизация процессов глубокого бурения. - М.: Недра, 1981. - 296 с.
11. Храменков В.Г. Автоматизация управления технологическими процессами бурения нефтегазовых скважин: учеб. пособие. - М.: Юрайт, 2017. - 415 с.
12. Регулятор осевой нагрузки: а. с. 471419 / Р.Х. Гафиятуллин [и др.]. - № 1967786/22-3; заявл. 22.10.1973, опубл. 25.05.1975; Бюл. № 19. - Режим доступа: https://patents.su/2-471419-regulyator-osevojj-nagruzki.html
13. Сажин Р.А. Автоматизация технологических процессов горного производства. - Пермь: Изд-во Пермского государственного технического ун-та, 2009. - 198 с.
14. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д. Фактор дифференциального давления винтовых забойных двигателей при мониторинге режима бурения скважин // Нефт. хоз-во. - 2014. - № 3. - С. 98-101.
15. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Одновинтовые гидравлические машины: в 2 т. - Т. 2. Винтовые забойные двигатели. - М.: ИРЦ Газпром, 2002. - 470 с.
16. Пат. 2697988 Рос. Федерация, МПК Е21В 44/00. Способ и система для автоматизированного управления бурением скважины / В.И. Молодило; патентообладатель ООО "ВНИИБТ-Буровой инструмент". - № 2019102455; заявл. 29.01.2019; опубл. 21.08.2019, Бюл. № 24.
17. Управляющие вычислительные машины в АСУ технологическими процессами: в 2 т. / под ред. Таррисона; пер. с англ. под ред. И.М. Шенброта, М.А. Гальперина. - М.: Мир, 1975-1976. - Т. 1. - 560 с. - Т. 2. - 531 с.
18. Системы и устройства автоматики для горных предприятий на основе микроэлектроники и микропроцессорной техники / Л.Г. Мелькумов [и др.]. - М.: Недра, 1992. - 452 с.
19. Андреев Е.Б., Попадько В.Е. Технические средства систем управления технологическими процессами нефтяной и газовой промышленности: учеб. пособие. - М., 2004. - 269 с.
20. Пронин А.И., Щелкунов Е.Б. Теория автоматического управления. - 2-е изд., доп. - Комсомольск-на Амуре: ФГБОУ ВПО "КнАГТУ", 2015. - 108 с.
21. Антонов В.Н., Терехов В.А., Тюкин И.Ю. Адаптивное управление в технических системах. - СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского ун-та, 2001. - С. 6-14.
22. Тюкин И.Ю., Терехов В.А. Адаптация в нелинейных динамических системах: Монография. - М.: Изд-во ЛКИ, 2008. - 381 с.
23. Лабинский А.Ю., Нефедьев С.А., Бардулин Е.Н. Использование нечеткой логики и нейронных сетей в системах автоматического управления // Научно-аналитический журнал Вестник Санкт-Петербургского университета государственной противопожарной службы МЧС России. - 2019. - № 1. - С. 44-50.
24. Газпромнефть [Электронный ресурс]. - URL: https://www.gazprom-neft.ru/career/about/projects/kognitivnyy-geolog/(Дата обращения: 04.08.2021).
25. Роснефть [Электронный ресурс]. - URL: https://www.rosneft.ru/press/news/item/199293/(Дата обращения: 04.08.2021).
26. ЛУКОЙЛ [Электронный ресурс]. - URL: https://technologies.lukoil.ru/ru/News/News?rid=454076 (Дата обращения: 04.08.2021).
27. Еремин Н.А., Столяров В.Е. Применение беспроводных решений и технологий в нефтегазовой добыче // Neftegaz.ru. - 2019. - № 7. - С. 60-69.
28. Хижняков Ю.Н. Алгоритмы нечеткого, нейронного и нейро-нечеткого управления в системах реального времени. - Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2013. - 160 с.
29. Никифоровский А.Д. Приборы контроля процессов бурения скважин // Молодёжь и наука: сб. материалов VI Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных [Электронный ресурс]. - Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2011. - Режим доступа: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2010/section3.html, свободный.