Установка отвинченной свечи на подсвечник

Понятие АИС как программно-технического изделия

Основным объектом курса дисциплины «Основы создания и эксплуатации АИС» являются автоматизированные информационные системы (АИС) как средства автоматизации производственной или другой деятельности человека.

Информационные системы, как упорядоченные средства хранения и поиска информации, человек использует очень давно. Это и библиотека, и словарь, и энциклопедия, и справочная служба в аэропорту и т.п. Появление автоматизированных информационных систем однозначно связано с использованием компьютера, а, следовательно, и компьютерных программ, обеспечивающих накопление, хранение, поиск, преобразование, вычисление и подачу человеку-пользователю информации в удобном для него виде.

В настоящее время нет единого определения АИС и нет единой их классификации. С точки зрения пользователя автоматизированная информационная система - это инструмент, позволяющий коллективу специалистов осуществлять решение задач сбора, передачи, хранения, обработки, поиска и предоставления пользователям информации с целью принятия решений по управлению определенным видом деятельности.

Реализуется такой инструмент в виде программно-технического изделия, имеющего своим основным компонентом компьютерные программы, но требующего использования специального оборудования, обучения персонала, проведения комплекса мероприятий по организации его работы и т.д.

В более простых случаях, если для решения всех требуемых задач может использоваться универсальное оборудование, АИС может разрабатываться и поставляться в виде программного изделия и устанавливаться на оборудовании, уже имеющемся у заказчика.

При этом далеко не любая компьютерная программа может быть названа программным изделием и широко использована.

Чтобы отдельную компьютерную программу или комплекс программ стали называть программным изделием необходимо обеспечить возможность их автономного использования (без участия разработчиков). Для этого необходимо:

- чтобы эти программы разрабатывались в соответствии с действующими общепринятыми стандартами;

- для них должна быть разработана вся необходимая документация (инструкции и т.д.);

- должны быть проведены испытания программ;

- должна быть обеспечена возможность их гарантийного обслуживания.

Классификация АИС гражданской авиации

В мировой гражданской авиации в настоящее время автоматизированные информационные системы широко используются для решения самых разных задач, начиная от проектирования воздушных суден и заканчивая бронированием авиабилетов.

Существуют различные классификации АИС как программно-технических (программных) изделий. Так с точки зрения назначения наибольшее распространение получили следующие виды систем.

1. Автоматизированные системы управления техническими объектами или технологическими процессами, например, бортовые автоматизированные системы руководства полетом (Flight Management System - FMS), автоматизированные системы управления воздушным движением (АС УВД). В других отраслях – это автоматизированные системы управления (АСУ) энергетическими системами, ядерными реакторами, химическими установками, автоматическими производственными линиями и т.д. Такие системы относятся к системам реального времени, в которых располагаемое время для принятия и реализации решений регламентируется скоростью протекания управляемых процессов. Степень участия человека в этих системах различна, но практически все они выполняют функции контроля и управления критическими объектами и требуют оценки их функциональной безопасности.

В свою очередь, автоматизированные системы управления техническими объектами или технологическими процессами можно разделить на классические АСУ, подающие управляющие команды непосредственно на рабочие органы подвижных объектов или технологического оборудования, и на автоматизированные системы диспетчерского управления, в которых управление осуществляется только человеком. Типичным примером систем диспетчерского управления является АС УВД.

Автоматизированная система управления воздушным движением представляет собой совокупность взаимозависимых аппаратно-программных средств передачи, хранения и обработки информации, связанных с наземными радиолокационными комплексами и предназначенных для решения контроля и управления воздушным движением в пределах зон ответственности центра управления воздушным движением.

2. Информационно-управляющие системы, под которыми понимают автоматизированные системы организационного управления, т.е. системы управления не оборудованием, а коллективами людей (например, отраслями, предприятиями, организациями, подразделениями, проектами и др.). Классическими представителями этого класса являются автоматизированные системы управления предприятием (АСУП), включающие функции планирования и организации производства, расчета заработной платы, управления кадрами и многие другие. В учебных заведениях к задачам АСУП относятся не только задачи управления бухгалтерским учетом и отделом кадров, но и задачи планирования и учета выполнения учебной нагрузки (проведения занятий) преподавателями и кафедрами, формирования расписания занятий, учета успеваемости и посещаемости студентов, организации работы приемной комиссии и т.п.

3. Системы автоматизированного проектирования (САПР) – это системы, предназначенные для создания новых технических объектов: самолетов, двигателей, автомобилей, станков, инструментов и др. Простейшие САПР предназначены для автоматизации чертежных работ.

4. Информационно-поисковые системы, в том числе библиотечные системы, системы управления базами данных (СУБД) и поисковые системы Интернет – это системы, предназначенные исключительно для накопления, поиска и предоставления пользователям информации без её дополнительной обработки.

5. Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) предназначены в основном для автоматизации задач планирования, накопления и обработки результатов экспериментов.

6. Системы поддержки принятия решений (СППР) относятся к системам искусственного интеллекта и предназначены для оказания помощи человеку в системах управления. Обычно СППР не являются самостоятельными системами, а входят в состав АСУ в виде отдельных модулей или подсистем.

7. Геоинформационные системы (ГИС) – происходят от средств электронной картографии, но сегодня имеют гораздо более широкое применение, например, для управления транспортными системами. В настоящее время аэронавигационная информация хранится и обрабатывается при помощи ГИС.

8. Автоматизированные обучающие системы (АОС) и тренажеры. Широко применяются в учебных заведениях и специализированных центрах в качестве средств обучения. Обычно АОС применяют для формирования и контроля требуемых знаний и умений, а тренажеры – для формирования и контроля умений и навыков. Современные авиационные тренажеры представляют собой достаточно сложные наукоемкие программно-технические комплексы, без применения которых практически невозможно подготовить специалистов и обеспечить требуемый уровень их навыков и умений на протяжении всей их деятельности. Особенно это важно при отработке навыков управления в критических и аварийных ситуациях, моделировать которые в реальной обстановке запрещено.

Кроме перечисленных АС, в любых сферах деятельности для организации документооборота используют офисные пакеты и телекоммуникационные средства (например, электронную почту), которые можно использовать для создания собственных примитивных информационных систем личного пользования или для небольших подразделений.

Все перечисленные выше программные изделия делятся также на универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные средства могут использоваться независимо от функциональных обязанностей пользователя и назначения обрабатываемой информации. Наиболее распространенными универсальными программными изделиями являются текстовые редакторы, табличные процессоры (электронные таблицы), системы управления базами данных (СУБД), средства электронной почты и др. Это коммерческие продукты для массового потребителя, не требующие участия разработчика или специализированной организации в процессе их внедрения.

Специализированные программные изделия обычно предназначены для автоматизации определенного набора функций с незначительной привязкой к характеру деятельности предприятия или организации. Примером может служить пакет программ 1С «Бухгалтерия», который может быть использован на очень многих предприятиях, но только для автоматизации бухгалтерских расчетов. Это тоже коммерческие продукты, но требующие участия разработчика или специализированной организации в процессе их внедрения.

Специальные программные изделия создаются по отдельным заказам для конкретного объекта или предприятия. Это наиболее дорогостоящие программные изделия, требующие непосредственного участия будущих пользователей в процессе их создания и испытаний. Часто такие программные продукты создаются своими силами для собственного потребления внутри предприятия, в том числе для решения задач строго научного направления, реализующие конкретную идею без ориентировки на пользователя.

Следует иметь в виду, что, во-первых, любая классификация является условной, а во-вторых, в настоящее время широкое распространение получили так называемые интегрированные системы, в которые программные изделия перечисленных выше видов входят в виде отдельных компонентов.

Проблемы использования АИС в авиации

Автоматизация процессов в авиационных системах к настоящему времени, в целом, привела к значительным положительным результатам, позволила повысить интенсивность воздушного движения и безопасность полетов. Автоматизация ведет к тому, что полеты воздушных судов становятся более безопасными и экономичными благодаря выполнению в полете более точных маневров, обеспечению гибкости отображения информации, более оптимальному использованию пространства кабины экипажа и т.д.

В документах ICAO отмечается, что альтернативы автоматизации нет и вопрос “Внедрять автоматизацию или нет?” давно не стоит. Рассматриваются вопросы “Когда возникает необходимость внедрения автоматизированных систем?”, “В каком объеме автоматизация должна осуществляться?”, “Какова роль человека в создаваемой системе?” и т.п.

Однако на международном уровне до сих пор все еще нет полного единства взглядов относительно правильного использования автоматизации в авиационных системах. Сложилось два подхода к автоматизации и роли человека-оператора в ответственных АСУ реального времени: технократический (технологический) и антропоцентрический, основанный на человеческом факторе.

В автоматизированных системах, спроектированных с технократических позиций, человеку отводится пассивная роль, связанная, в основном, с выполнением функций сбора и ввода данных, наблюдения и контроля. Конечной целью является идея полной независимости системы автоматического управления от человека-оператора, т.е. возможность заменить его, поскольку участие человека в управлении связано с большими временными задержками, ошибками, зависимостью качества решения от психофизиологических особенностей состояния оператора и уровня его обученности.

При антропоцентрическом подходе приоритет в системе управления отдается человеку: он является главным элементом системы и несет полную ответственность за принятое решение, а роль автоматизированной системы - оказать ему помощь в сложных ситуациях и при выполнении рутинных операций.

В исследованиях по проблемам автоматизации в авиации доминирующим в настоящее время является антропоцентрический подход. Основными доводами этого подхода являются следующие положения:

1) достижение полной автоматизации процессов управления на современном уровне познания и развития вычислительной техники не представляется возможным из-за непредсказуемости процессов и высокого уровня неопределенности в автоматизируемой системе;

2) опыт технократической автоматизации показал, что устранить все ошибки оператора невозможно: традиционные ошибки человека заменяются новыми, иногда более серьезными ошибками, порождаемыми недостатками моделей и алгоритмов автоматических процедур и проблемами взаимодействия человека и автоматизированной системы;

3) многочисленные исследования и практический опыт показывают, что возможности человека-оператора, исключенного из контура управления, обнаружить ошибку системы и компенсировать ее влияние, а также принять на себя управление при отказе средств автоматизации существенно уменьшаются, а при определенном значении интенсивности процессов человек уже не в состоянии справиться с ситуацией.

Так, опыт эксплуатации бортовых средств автоматизации современных воздушных судов показал, что эти средства позволили существенно повысить безопасность и экономичность полетов, но, в то же время, породили и ряд новых проблем. Начиная с 80-х годов имели место ряд катастроф и сотни инцидентов, в которых одной из причин признавалась проблема взаимодействия одного или нескольких пилотов с бортовыми автоматизированными системами.

Результаты расследований авиационных происшествий и инцидентов показали обострение проблемы человеческого фактора, связанное с автоматизацией. Во многих случаях пилоты либо не понимали, как и какие функции в настоящий момент выполняет бортовая автоматика, либо не получали адекватных сигналов обратной связи от автоматических систем. Указанные катастрофы и многочисленные инциденты привели разработчиков к необходимости соизмерять возможности автоматики с возможностями человека, осуществляющего управление.

Исследования, связанные с внедрением систем CNS/ATM, позволили выработать некоторые требования к автоматизированным системам, в которых ответственность за безопасность несет оператор. Основные из этих требований следующие:

1) человек-оператор должен быть главным элементом системы;

2) чтобы отдавать команды системе, оператор должен быть включен в контур управления системы;

3) чтобы быть включенным в контур управления, оператор должен быть хорошо информирован;

4) автоматизированы должны быть только те функции, для автоматизации которых есть достаточно много причин;

5) оператор должен быть в состоянии контролировать работу АС и управлять ею;

6) АС должна быть предсказуема;

7) АС должна быть способна контролировать действия оператора;

8) каждый элемент системы должен “знать и понимать” задачу, выполняемую очередным элементом системы;

9) автоматизация должна быть выполнена так, чтобы она была проста в обучении и работе.

В соответствии с антропоцентрическим подходом дальнейшее развитие АС УВД связывается международным авиационным сообществом не с попыткой создания полностью автоматических систем управления, а с улучшением условий деятельности диспетчера за счет совершенствования информационного обеспечения системы ОВД и перехода от информационной роли существующих АС УВД к роли прогнозирующей и советующей в будущих системах, а также за счет автоматизации стандартных функций, как это предусмотрено в концепции глобальных систем CNS/ATM.

Установка отвинченной свечи на подсвечник

Эта операция включает следующую последовательность действий:

- включается ШПМ привода лебедки;

- отжимается тормоз лебедки;

- контролируются показания датчика веса на крюке;

- при весе на крюке больше веса колонны, тормоз лебедки зажимается, ШПМ привода лебедки выключается.

Поднятие клиньев ротора

Эта операция подразумевает перевод педали клиньев ротора в верхнее положение, при этом на индикационной мнемосхеме загорается красная лампочка, индицирующая состояние клиньев ротора (клинья подняты).

Ошибки управления и их устранения

1) Полет инструмента

Открытие элеватора, когда колонна не стоит на клиньях считается ошибкой.

Реакция: - сигнал ошибки.

Способ устранения: - ошибка считается фатальной (необратимой), поэтому устранить ее нельзя. Учебное задание не защитывается. Требуется перезапуск задачи.

2) Закрыт превентор

Закрытие любого из трех превенторов в процессе спуска или подъема в настоящей версии АМТ-2ХХ считается ошибкой.

Реакция: - сигнал ошибки.

Способ устранения: - открыть закрытый превентор.

3) Удар о ротор

Достижение спускающимся элеватором стола ротора (высота талевого блока над ротором равна 0 м) с ненулевой скоростью считается ошибкой.

Реакция: - сигнал ошибки.

Способ устранения: - приподнять элеватор.

4) Проявление

Снижение забойного давления ниже пластового вызывает поступление в скважину флюида и считается ошибкой.

Проявление при спуско-подъёмных операциях может быть вызвано следующими причинами:

- в результате неправильно заданной на пульте циркуляционной системы

плотности бурового раствора;

- в результате поршневого эффекта при слишком быстром подъёме колонны;

- в результате снижения уровня раствора в скважине при подъёме инструмента.

Реакция: - сигнал ошибки, проявление расхода на выходе из скважины, рост уровня раствора в приёмных емкостях.

Способ устроения: - с помощью органов управления устранить причину проявления (перезапустить задачу с правильно установленной плотностью раствора, снизить скорость подъёма колонны, включить доливной насос и долить раствор в скважину).

5) Поглощение

Превышение забойного давления над пластовым на величину 30 атм вызывает поглощение и считается ошибкой.

Поглощение раствора при спуско-подъёмных операциях могут быть вызваны следумищими причинами:

- в результате неправильно заданной на пульте циркуляционной системы плотности буравого раствора;

- в результате поршневого эффекта при слишком большой скорости спуска колонны.

Способ устранения: - установить плотностью раствора, снизить скорость спуска инструмента).

6) Обрыв бурильных труб

Превышение веса на крюке заданной в сценарии прочности бурильных труб вызывает обрыв колонны и является ошибкой.

Способ устранения: - ошибка считается фатальной (необратимой), поэтому устранить её нельзя.

7) Падение свечи

Открытие элеватора со взятой свечей вызывает падение свечи и является ошибкой.

Способ устранения: - закрыть элеватор.

8) Не загружена талевая система.

Попытка раскрутить трубы при незагруженной талевой системе является ошибкой.

Способ устранения: - отвести ключ и разгрузить талевую систему (посадить колонну на клинья).

Попытка свинчивания (развинчивания) труб, когда замок бурильных труб находится не в зоне АКБ является ошибкой.

Способ устранения: - выключить и отвести ключ от колонны и подвести замок бурильных труб в зону АКБ.

9) Не поднята ведущая труба

Способ устранения: - поднять клинья и поднять ведущую трубу (квадрат) над столом ротора (высота талевого блока должна быть больше 14 м).

10) Неправильная остановка элеватора

Попытка закрыть элеватор, когда он не находится на высоте установки ведущей трубы или свечи (имитация свечеподачи) является ошибкой.

Способ устранения: - открыть элеватор и поднять или опустить его на нужную высоту (высота квадрата, одной, двух или трех труб).

11) Открыта задвижка линии дросселирования

Открытая задвижка линии дросселирования при спуско-подъемных операциях считается ошибкой.

Реакция: - сигнал ошибки.

Способ устранения: - закрыть задвижку линии дросселирования на блоке превенторов.

12) Нет раствора в доливной емкости

Отсутствие раствора в доливой ёмкости (уровень раствора равен 0) является ошибкой.

13) Обрыв талевого каната

Превышение веса на крюке, с учетом оснастки талевой системы, над максимальным значением прочности каната приводит к разрыву каната и является ошибкой.

Проявление

Проявление возникает тогда, когда пластовое давление существенно превосходит забойное на глубине вскрытого продуктивного пласта эта разница составляет 30 кг·с/см. причины возникновения данной ситуации могут быть следующими:

- недостаточная величина плотности бурового раствора в скважине, установленная переключателем на пульте «циркуляционной системы» при установке начальных параметров – требует перезапуска задачи;

- превышение ограниченной скорости подъема инструмента по гидродинамическим условиям вскрытого продуктивного пласта – требует уменьшения скорости подъема инструмента.

- уменьшение забойного давления в следствии падения уровня раствора в скважине при подъеме инструмента или в результате поглощения раствора.

Внешние признаки: - постоянный рост уровня раствора в приемных емкостях и наличие расхода на выходе после старта задачи и до начала спуска или подъема поднятых труб.

- при подъеме инструмента из скважины требуемый объем долива меньше объема поднятых труб.

Поглощение

Поглощение возникает при превышении забойным давлением пластового. Причины возникновения данной ситуации могут быть следующими:

- большая величина плотности бурового раствора на входе в скважину, заданная при установке начальных значений параметров - данная причина требует перезапуска задачи; уменьшения скорости спуска.

- превышение ограничений скорости спуска – данная причина требует уменьшения скорости спуска.

Внешние признаки: - при спуске инструмента в скважину вытесняемый объем бурового раствора (прирост объема в емкостях меньше объема спущенных труб).

Обрыв талевого каната

Обрыв талевого каната возникает при перегрузке талевой системы. Данная ситуация может возникнуть при нагрузке талевой системы во время прихвата бурильной колонны, если во время не будет выключена ШПМ привода лебедки.

Внешние признаки: - резкое падение показаний датчика веса на крюке и падение элеватора (положение талевого блока равно 0 м).

Обрыв бурильных труб

Данная ситуация может возникнуть при нагрузке талевой системы во время прихвата бурильной колонны, если вовремя не будет выключена ШПМ привода лебедки.

Ситуация характеризуется уменьшением веса на крюке. Уменьшение веса на крюке происходит из-за того, что часть колонны бурильных труб, утяжеленные бурильные трубы и долото остаются на забое.

При возникновении такой аварии в условиях буровой процесс СПО прекращается, верхнюю часть бурильной колонны поднимают на поверхность и приступают к ловильным работам с целью подъема из скважины оставленной части бурильной колонны. Исправить данную ситуацию невозможно, поэтому имитация прекращается.

Методика контроля скважины при СПО

В процессе подъема и спуска инструмента на буровой установке и в скважине могут возникать различные нештатные ситуации, нарушающие нормальной течение технологического процесса.

Все нештатные ситуации можно разделить на ситуации, возникающие в результате неправильных действий бурильщика по управлению объектом и ситуации, связанные с геологической обстановкой в скважине и износом оборудования. Ситуации, возникающие в результате неправильных действий бурильщика при управлении процессом спуска и подъема инструмента, их внешние признаки и способы выхода из ситуаций описаны в подразделе 4.3.

Бурильщик распознает эти ситуации по показывающим приборам. К ситуациям, связанным с осложнениями геологической обстановки в скважине и износом оборудования относятся:

1) обрыв талевого каната;

2) обрыв бурильной колонны;

3) проявление;

4) поглощение;

5) прихват инструмента;

6) затяжка инструмента;

7) посадка инструмента.

Наличие ситуации и ее вид бурильщик распознает по изменению получения характеристики намагниченности прихваченных труб. Производится первый контрольный замер в месте прихвата. Далее в зоне прихвата устанавливаются контрольные магнитные метки путем подачи тока через электромагнит на участки колонны, расположенные друг от друга на 10 м. При этом на каждом участке намагничивается отрезок трубы длиной 15 - 20 см.

Вторым контрольным замером записывается кривая магнитной индукции вдоль всего участка, где установлены магнитные метки. Последние на кривой магнитной индукции выделяются четкими аномалиями. На диаграмме меньшими аномалиями отбиваются также замки и муфты.

После этого прихваченную колонну труб расхаживают непродолжительное время, при этом металл неприхваченных труб испытывает деформацию, в результате которой магнитные метки пропадают. В зоне прихвата магнитные метки не исчезают, так как этот участок не деформируется.

Третьим контрольным замером определяют участок, где магнитные метки не исчезли, т. е. определяется интервал прихвата.

Выброс. Методы ликвидации выбросов.

Ликвидация возникшего флюидопроявления состоит в удалении из скважины поступившего в нее флюида. Наиболее сложная ситуация имеет место при газопроявлении. В практике бурение скважин используют ряд методов, которые можно разделить на две группы:

- удаление флюида при поддержании постоянного давления на забое скважин (методы плавного внушения);

- удаление флюида при изменяющимся давлении на забой скважины.

Методы плавного глушения проявлений наиболее рациональны, так как при их использовании значительно снижается вероятность возникновения других осложнений, связанных с влечением давления в скважине.

При плавном глушении проявлений поступивший в скважину флюид удаляют путем промывки при закрытом превенторе и соответствующем противодавлении на устье, которая изменяют таким образом, чтобы обеспечить постоянное давление на забой. При этом дифференциальное забойное давление должно быть выбрано так чтобы предотвратить поступление новой порции флюида из пласта и в тоже время не вызывать поглощение и других осложнений. Такая технология ликвидации проявлений способствует также сохранению коллекторских свойств пласта.

Следует отметить что если при глушении проявления создать противодавление, при котором объем закачиваемой и выходящей жидкостей будут равны, то при подъеме газового пузыря его давление практически не изменится. Это приведет к росту давления в скважине (например, при подъеме пузыря до устья давление на забое будет примерно равно удвоенному пластовому давлению) и как следствие, к гидроразрывам пород с поглощением и последующем бурном проявлением. Поэтому при подъеме газовой пачки и ее объем должен возрастать, а давление газа снижаться.

Методы глушения проявления различаются по местонахождению колонны труб в скважине, последовательности проведения работ, способу контроля за давлением на забое.

В данной инструкции будут рассматриваться только методы плавного глушения проявлений как наиболее часто применяемые на практике и достаточно надежные. При этом колонна бурильных труб должна находиться на забое либо призабойной зоне.

К плавным методам глушения проявлений относятся следующие методы [19, 20, 21, 22, 23].

- Метод бурильщика.

- Метод ожидания и утяжеления.

- Непрерывный метод.

Метод бурильщика

При этом варианте проведения работ ликвидация выброса осуществляется в два этапа. На первом этапе (первый цикл циркуляции) происходит вымывание флюида из скважины раствором старой плотности. В течение второго цикла в скважину закачивают утяжеленный буровой раствор требуемый плотности для уравновешивания пластового давления.

Метод ожидания и утяжеления

При этом варианте проведения работ скважину закрывают и приготовляют утяжеленный буровой раствор требуемой плотности. Флюид удаляют из скважины с одновременной закачкой утяжеленного бурового раствора.

Непрерывный метод

При этом варианте проведения работ немедленно начинается вымыв пластового флюида с одновременным увеличением плотности бурового раствора с максимально возможной скоростью. При этом плотность бурового раствора следует повысить до значения, необходимого для глушения, в процессе циркуляции.

Метод бурильщика наиболее прост в использовании и позволяет немедленно начинать вымывание флюида. Однако при этом требуются по меньшей мере два полных цикла циркуляции для ликвидации проявления, что приводит к более высокому устьевому давлению, чем в двух других методах.

Метод ожидания и утяжеления позволяет заглушить скважину за один цикл циркуляции, а также обеспечивает снижение до минимума устьевого давления во время вымыва флюида.

Непрерывный метод позволяет начинать вымыв сразу же после закрытия скважины, но требует регулирования давления в бурильных трубах (при повышенной плотности бурового раствора), чтобы поддерживать постоянное давление на забое. Давление в обсадной колонне находится в диапазоне значений для первых двух методов.

Если во время начального вымыва плотность бурового раствора не может быть увеличена достаточно, чтобы обеспечить глушение скважины, то требуются по крайней два полных цикла промывки.

Если проявление произошло во время СТО или когда трубы находятся вне скважины, то по возможности колонна должна быть спущена до забоя, чтобы можно было использовать метод поддержания постоянного давления на забое. Для этого требуется обеспечить свободный или принудительный спуск труб в скважину через герметизированное устье.

Во всех трех перечисленных вариантах борьбы с нефтегазопроявлениями, давление в нагнетательной линии может служить показателем, контролирующим давление на забое, а его величина регулируется штуцером на выкидной линии превентора, т.е. противодавление на устье.

Методы плавного глушения проявлений, основанные на контроле за давлением нагнетательной линии, применимы в различных вариантах технологии проведения работ при поступлении в скважину любых флюидов. Важным их преимуществом является простота расчетов технологических параметров процесса глушения, а также отсутствие необходимости в достоверной информации о геометрических размерах кольцевого зазора в открытом стволе. Это предопределяет их широкое применение в зарубежной и отечественной практике.

К недостаткам этих методов глушения можно отнести необходимость использования постоянной подачи насоса, несинхронность изменения давлений в кольцевом пространстве, на устье и в нагнетательной линии и др.

Если во время вымыва пластового флюида забойное давление поддерживается постоянным, то по мере подхода к устью газ будет расширятся. Поскольку газ гораздо менее плотный, чем буровой раствор, увеличение длины газовой пачки вызывает снижение гидростатического давления и повышение давления в обсадной колонне. На длину газовой пачки и, следовательно, на давление в обсадной колонне влияют размер проявляющей зоны, интенсивность проявления, расширение газа по мере вымыва и геометрия ствола.

Принцип вымыва пластового флюида при постоянной подаче насоса и поддержании неизменного давления в бурильных трубах является основой всех методов ликвидации проявлений с поддержанием постоянного забойного давления.

При изменении плотности закачиваемого бурового раствора меняются как гидростатическое давление так и потери давления на трение в бурильных трубах; таким образом, для поддержания постоянного забойного давления необходимо регулировать давление в бурильных трубах. Процедуры поддержания постоянного забойного давления во время изменения плотности бурового раствора для трех основных методов глушения различны.

При использовании метода бурильщика поступивший в скважину пластовый флюид полностью вымывается без изменения плотности бурового раствора, затрубное пространство и бурильные трубы заполняются буровым раствором одинаковой плотности; следовательно, по давлению в затрубном пространстве в этом случае можно точно судить о забойном давлении. Такая ситуация сохраняется до тех пор, пока плотность бурового раствора в затрубном пространстве не изменится. При прекращении циркуляции давление в бурильных трубах будет равно давлению в обсадной колонне, если пластовый флюид уже вымыт. После доведения плотности бурового раствора в емкостях до необходимого для глушения значения циркуляция восстанавливается и в это время поддерживается постоянное давление в затрубном пространстве.

Постоянное давление в обсадной колонне сохраняется до тех пор, пока бурильные трубы не заполнятся раствором необходимой для глушения плотности. Когда этот раствор достигает долота определяют давление циркуляции в бурильных трубах и поддерживают его постоянным, пока раствор данной плотности не достигнет устья. Если буровой раствор с требуемой для глушения плотностью заполнит скважину, то давление в бурильных трубах и в обсадной колонне при остановке насосов будут равны нулю.

При использовании метода ожидания и утяжеления во время закачки бурового раствора для глушения, пластовый флюид все еще находится в затрубном пространстве. Поэтому давление в бурильных трубах – единственный надежный показатель забойного давления. Для поддержания постоянного забойного давления в бурильных трубах давление снижают по мере движения утяжеленного раствора вниз по бурильной колонне.

По мере нагнетания утяжеленного бурового раствора давление в бурильных трубах снижают, чтобы компенсировать увеличение плотности бурового раствора. Снижение давления нагнетания производится в соответствии с объемом закачанного бурового раствора, так что конечное давление нагнетания будет иметь место, когда утяжеленный буровой раствор достигнет долота. В дальнейшем это давление поддерживается до тех пор, пока утяжеленный буровой раствор не появится на выходе из скважины.

При использовании непрерывного метода вымыв пластовых флюидов начинается сразу же за стабилизацией давления после закрытия скважины. К увеличению плотности бурового раствора рекомендуется приступать как можно быстрее. Скорость наращивания плотности зависит как от подачи насоса, так и от эффективности системы приготовления бурового раствора. Необходимо отметить, что в случае проявления большой интенсивности равновесной плотности, бурового раствора может оказаться недостаточно для глушения. Циркуляцию и утяжеление продолжают до тех пор, пока утяжеленный буровой раствор выравненной плотности не появится на устье. Дальнейшее утяжеление и промывку ведут циклами и закачивают, когда буровой раствор с плотностью глушения достигнет устья.

При использовании всех трех методов для ликвидации проявления необходимо обеспечивать постоянное забойное давление во время вымыва флюида. Забойное давление поддерживается постоянным путем регулирования давления в бурильных трубах на уровне, зависящем от скорости закачки и плотности бурового раствора. Давление в бурильных трубах регулируется дросселем.

При выборе расхода раствора для глушения проявления необходимо учитывать следующие факторы. Увеличение расхода ускоряет процесс глушения, повышает давление на пласт за счет сопротивления в кольцевом пространстве, а снижение расхода имеет преимущества в критических ситуациях. Это в частности, обеспечение запаса давления в нагнетательной линии, снижение скорости утяжеления бурового раствора до уровня в соответствии с техническими возможностями устройств, получение резерва времени для принятия решения и т.д. Последняя группа требований более предпочтительна, и на практике рекомендуется применять один насос и поддерживать его подачу постоянно и равной 50% от максимально возможной подачи при установленных втулках.

Метод бурильщика.

Ликвидация выброса по методу бурильщика (двухстадийный метод) состоит из шести этапов.

На первом этапе производится закрытие скважины. В процессе закрытия и после закрытия осуществляется постоянный контроль за давлением на выходе из скважины. Р_е, чтобы оно не привысило допустимое значение Р_{е. доп.} В противном случае имеет место фонтан и ликвидация выброса невозможна.

После закрытия скважины выдерживается в покое в течении пяти минут для стабилизации давлений в закрытой скважине, а затем измеряется давление на входе в закрытой скважине Р_{н. зкр.} и на выходе из скважины Р_{е. зкр.}

Высота столба поступившего флюида в КП скважины рассчитывается по формуле:

(1)

где: - приращение объема раствора в приемных емкостях за счет

поступившего флюида, м:

(2)

где: F_кп – площадь поперечного сечения КП скважины , м²,

U_Е0 - начальный уровень раствора в емкостях, м (1м),

U_Е1, U_Е2- уровни раствора в емкостях 1 и 2, м,

F_1, F₂ – площадь приемных емкостей 1 и 2, м².

Плотность поступившего флюида рассчитывается по формуле:

(3)
где: - плотность бурового раствора в скважине, г/см³,

Р_е.зкр - давление на выходе в закрытой скважине, кг/см²,

Р_н.зкр – давление на входе в закрытой скважине, кг/см².

На втором этапе рассчитываются параметры ликвидации выброса. Заданное давление на забой рассчитывается по формуле:

Р_зад = Р_пл+ Δ Р_заб (4)

Р_пл = Р_н.зкр + Р_гс.бт (5)

Р_гс.бт = 0,1 (6)

Где: Р_пл – пластовое давление, кг/см²,

Δ Р_заб – диапазон безопасности на снижение забойного давления,

кг/см² (15 кг/см²),

Р_гс.бт – гидростатическое давление в БТ, кг/см²,

Н₀ – глубина скважины, м.

Плотность утяжеленного раствора, необходимое для создания равновесия между пластовым и гидростатическим давлениями на забое скважины расчитывается по формуле:

(7)

Давление нагнетания, обеспечивающее поддержание заданного давления равного заданному расчитывается по формуле:

Р_н.зад = Р_н.зкр+ΔР_бк+ΔР_заб (8)

ΔР_бк = ΔР_бт+ ΔР_тб+ ΔР_д (9)

ΔР_бт = 10^-8 (10)

где: ΔР_бк - потери давления в бурильной колонне, кг/см²,

ΔР_бт - потери давления в бурильных трубах (БТ и УБТ), кг/см²,

К_рт - коэффициент гидравлических сопротивлений в БТ и УБТ, м^-5,

- плотность раствора в БТ и УБТ, г/см ³,

Q_н - расход на входе в скважину, л/с,

L_и - длина инструмента в скважине, м,

ΔР_тб - потери давления в турбобуре, кг/см².

При роторном бурении ΔР_тб = 0, а при турбинном вычисляется по следующей формуле:

ΔР_тб = 10^-8 (11)

где: К_ТБ – коэффициент потерь давления в турбобуре, м^-4, (= 2·10⁶)

Q_Д – расход раствора, подаваемого к долоту, л/с.

Q_Д = Q_н (12)

(13)

где: К_рд- коэффициент гидравлических сопротивлений в долоте,

F_д – суммарное сечение промывочных отверстий долота, м²

(14)

(15)

где: - диаметры насадок долота, м.

Давление на выходе, обеспечивающее поддержание забойного давления равного заданному расчитывается по формуле:

Р_е.зад = Р_е.зкр+ΔР_заб (16)

На третьем этапе производится вымывание флюида из скважины раствором старой плотности. При этом необходимо поддерживать постоянными подачу насоса при закачке раствора и давление в бурильных трубах регулированием дросселя. После того, как флюид будет вымыт закрыть скважину. Давление на выходе в закрытой скважине должно быть таким же, как на входе.

На четвертом этапе производится утяжеление бурового раствора в емкостях до заданного назначения.

На пятом этапе производится закачка в скважину утяжеленного бурового раствора с заданной плотностью. При этом необходимо поддерживать постоянным подачу насоса при закачке утяжеленного раствора и давления в обсадной колонне регулирования дросселя.

Когда утяжеленный буровой раствор достигнет долота, записать давление в бурильных трубах. Поддерживать давление в бурильных трубах постоянным регулированием дросселя. Когда утяжеленный буровой раствор достигнет поверхности, закрыть скважину. Давления на входе и на выходе в закрытой скважине должны быть равны нулю.

На шестом этапе производится открытие скважины и осуществляется контроль восстановления равновесия в скважине между пластовым давлением и гидростатическим столбом утяжеленного бурового раствора. При этом уровень раствора в емкостях не должен увеличиваться. В противном случае ликвидация выброса продолжается за счет дальнейшего увеличения плотности раствора.

Если пластовое давление уравновешивается гидростатическим ( уровень раствора в емкостях не растет), то выброс считается ликвидированным.

Имитация выбросов.

Задача «ИМИТАЦИЯ ВЫБРОСОВ» имитирует нефтегазопроявления и выбросы и предназначена для выработки у обучаемых навыков ликвидации выбросов любыми методами в том числе методами плавного глушения, такими как: метод бурильщика и метод ожидания и утяжеления.

В процессе работы имитационной задачи не контролируются правильная последовательность действий при ликвидации выброса каким-либо конкретным методом, заданные забойное давление и давление нагнетания, заданное значение плотности утяжеленного раствора, а только общиедля всех методов аварийные ситуации, такие как проявление, поглощение и т.д. После окончания работы оценка за выполнение не ставится.

Модель имеет следующие ограничения и допущения:

- при запуске задачи флюид уже находится в скважине;

- одноразмерная колонна БТ и УБТ;

- одноразмерная обсадная колонна;

- инструмент на забое или в призабойной зоне;

- промывка осуществляется только через ведущую трубу;

- продуктивный и слабый по гидроразрыву пласты находятся на забое;

- отсутствует зона перемешивания между флюидом и раствором;

- производить повторное утяжеление раствора можно только после того, как раствор предыдущей плотности заполнил всю скважину;

- поступление вторичного флюида на мультипликации не отражается и в модели не учитывается.

Последовательность действий обучаемого при работе с задачей «ИМИТАЦИЯ ВЫБРОСОВ» следующая:

Герметизация скважины.

Для этого необходимо выставить следующие значения на пультах циркуляционной системы и противовыбросового оборудования и постах манифольда и штуцерного коллектора:

Дата добавления: 2014-05-28; просмотров: 621; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!