Автоматизация режимов оптимального торможения лебедки при роторном способе бурения вертикальных скважин
Введена одномассовая динамическая модель бурильной колонны, описывающая процесс ее погружения по мере углубления забоя скважины. Учитываются возникающие крутильные автоколебания релаксационного типа, которые могут сопровождаться кратковременными заклиниваниями долота как во вращательном, так и в поступательном составляющих движения. Процесс погружения бурильной колонны моделируется при бурении вертикальных скважин с учетом прочностных свойств пород залегания и цикличности процесса бурения, вызванной необходимостью периодического наращивания длины колонны очередной свечой. Для поддержания постоянного натяжения каната подвеса бурильной колонны предложен чисто теоретический метод для нахождения оптимального режима торможения лебедки талевой системы. Метод предусматривает сначала определение закона изменения скорости погружения бурильной колонны, а через нее и сам закон торможения. Находится закон изменения силы давления на тормозную колодку, следуя которому, можно добиться нужного режима торможения. Этот закон можно устанавливать до начала ведения промысловых работ, если известны прочностные свойства пород залегания в грунтах предстоящего бурения. Приведен подробный алгоритм для численного моделирования процесса бурения, исходя из предположения, что преобладающими будут являться крутильные автоколебания бурильной колонны. Результаты численного моделирования могут служить основой для полной автоматизации данного технологического процесса, задавая по времени силу прижатия тормозной колодки по заранее известному закону. Реализацию оптимального режима торможения лебедки можно будет осуществлять без какого-либо участия бурового мастера. И хотя исходная модель бурильной колонны учитывает еще далеко не все основные факторы, влияющие на бурение, ее можно рассматривать как начальный этап в автоматизации добычи нефти и газа. Математическое описание торможения лебедки силами сухого трения делается с учетом поправок закона Амонтона - Кулона, определяемых методом кинематических зон - напрямую этот закон о трении здесь не работает.