Моделювання процесу буріння свердловин електробурами на основі кореляційних функцій

Abstract

Розглядається науково-практична задача ідентифікації структури та параметрів такого складного об’єкта керування, як процес буріння нафтових і газових свердловин електробурами. Показано, що потужність сучасних обчислюваних засобів дає змогу успішно вирішувати цю задачу на практичному рівні в режимі реального часу. Врахована обмежена кількість інтервалів автокореляційних функцій для ідентифікації досліджуваного об’єкта керування з використанням рівняння Вінера-Хопфа, оскільки через нелінійність і нестаціонарність процесу буріння неможливо одержати математичну модель, глобальну у всьому просторі вхідних і вихідних даних. Показано, що така задача ідентифікації є невизначеною, оскільки на практиці внаслідок невідомих зовнішніх збурень структуру та параметри математичної моделі процесу буріння нафтових і газових свердловин електробурами не можна вважати постійними. Суттєвою відмінністю одержаних математичних моделей є те, що вони не містять у явному вигляді коефіцієнтів у традиційній формі, оскільки роль коефіцієнтів виконують значення кореляційних функцій. Уточнити модель треба на кожному інтервалі керування, коли долото переходить в породи з іншими фізико-механічними властивостями.

Рассматривается научно-практическая задача идентификации структуры и параметров такого сложного объекта управления, как процесс бурения скважин электробурами. Показано, что мощность современных вычислительных средств позволяет успешно решать эту задачу на практическом уровне в режиме реального времени. Учтено ограниченное количество интервалов автокорреляционной функций для идентификации исследуемого объекта управления с использованием уравнения Винера-Хопфа, так как нелинейность и нестационарность процесса бурения не позволяют получить математическую модель, глобальную на всем пространстве входных и выходных данных. Показано, что такая задача идентификации является неопределенной, поскольку на практике вследствие неизвестных внешних возмущений, структуры и параметры математической модели процесса бурения нефтяных и газовых скважин электробурами невозможно считать постоянными. Существенным отличием полученных математических моделей является то, что они не содержат в явном виде коэффициентов в традиционной форме, так как роль коэффициентов выполняют значение корреляционных функций. Уточнение модели следует проводить на каждом интервале управления, когда долото перешло в породы с другими физико-механическими свойствами.

The theoretical and practical problem of identification the structure and parameters of a complex object management as the process of drilling oil and gas wells electrodrills is considered. It is shown that the calculated power of modern appliances helps to solve this problem on a practical level in real time. A limited number of slots to identify the autocorrelation function of the investigated object control using Wiener-Hopf equations is taken into account, since not linear and stationary drilling process does not augur well for obtaining the mathematical model global in input and output data. It is shown that this problem of identification is uncertain because, in practice, due to unknown external disturbances, the structure and parameters of a mathematical model of the process of drilling oil and gas wells electrodrills may not be considered permanent. The essential difference between the obtained mathematical models is that they do not contain explicitly the coefficients in the traditional manner, as the role of the coefficients is carried out by important correlation functions. Refinement of the model should be performed at each control interval when the bit shifted in breeds with other physical and mechanical properties.