Математична модель процесу поглиблення свердловин під час буріння гвинтовими вибійними двигунами - Горбійчук, М. І.; Кропивницький, Д. Р.; Gorbiychuk, Mykhail I.; Kropyvnytskyi, Dmytro R. (My University, 2021)
Анотація. У роботі розглядається питання способу подання математичної моделі поглиблення свердловини під час буріння гвинтовими вибійними двигунами. Сформульовано загальний вигляд задачі оптимального керування процесом поглиблення свердловини як багатовимірного об’єкта керування, який направлено перетворює вхідні керуючі впливи та вхідні контрольовані і неконтрольовані збурення на реакцію об’єкта. Визначено, що у разі використання гвинтових вибійних двигунів основними факторами, які зумовлюють ефективність руйнування гірських порід, так як і під час використання роторних двигунів, є осьове навантаження на долото і частота його обертання, що дозволило зробити висновок про подібність структури рівнянь, які описують залежність змінних стану процесу поглиблення свердловини від керувальних дій. Показано, що математичну модель поглиблення свердловини під час буріння ГВД доцільно подати у просторі станів, як і під час буріння роторним способом. Головною відмінністю розглянутих моделей є спосіб визначення оцінки стану опори долота та стану озброєння долота. Під час буріння свердловини ГВД оцінки стану опори долота та стану озброєння долота опосередковано визначають зміною моменту на долоті та зміною тиску промивальної рідини. Тиск бурового розчину використовується не тільки для транспортування вибуреної породи на поверхню, але й є джерелом енергії для ГВД. Показано, що взаємодія гвинтового вибійного інструменту з гірською породою має складний характер, тому отримати вирази залежностей, що входять у праву частину диференціальних рівнянь математичної моделі процесу поглиблення свердловини аналітичним шляхом, на тепер є неможливим. Розглянуто два способи забезпечення постійної потужності бурового насосу під час буріння ГВД: перший спосіб залежить від комплектації бурового насосу, а другий передбачає наявність регульованого частотного електроприводу, що дозволяє підвищити ефективність процесу буріння в середньому на 20%. Як привід бурового насосу було обрано асинхронний двигун з регульованою частотою обертання ротора, для якого було отримано аналітичну залежність, що встановлює взаємозв’язок між кутовою швидкістю асинхронного двигуна і тиском промивальної рідини.
Горбійчук, М. І. Математична модель процесу поглиблення свердловин під час буріння гвинтовими вибійними двигунами = Mathematical model of the process of deepening wells during drilling with mud motors / М. І. Горбійчук, Д. Р. Кропивницький // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2021. – № 1 (484). – С. 68–74.
Keywords: осьове навантаження; оптимальне керування; математична модель; керуючі впливи; асинхронний двигун; axial load; optimal control; mathematical model; control effects; induction motor