Метою даної роботи є розробка методів і алгоритмів оптимального керування процесом буріння нафтових і газових свердловин з дискретно-неперервною зміною керувальних дій. Досягнення цієї мети вимагає розв'язання таких взаємопов'язаних задач: - формалізація процесу буріння і розробка на цій основі узагальненої математичної моделі процесу буріння свердловин; - розробка методів і алгоритмів ідентифікації параметрів узагальненої математичної моделі, які враховують зміну умов буріння; - дослідження впливу параметрів ідентифікації на точність математичної моделі; - розробка методу оптимального керування процесом буріння нафтових і газових свердловин з дискретно-неперервною зміною керувальних дій; - синтез алгоритмів та програмного забезпечення на основі розробленого методу; - розробка методу та алгоритму прогнозування тривалості спуско-підіймальних операцій на базі штучних нейромереж та його порівняльний аналіз з іншими методами; - розробка методу побудови системи оптимального керування процесом буріння нафтових і газових свердловин з дискретно-неперервною зміною керувальних дій та розробка інтерфейсу оператора системи. ЗМІСТ ВСТУП 4 1 АНАЛІЗ СТАНУ ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ БУРІННЯ НАФТОВИХ І ГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН 10 1.1. Характеристика процесу буріння як об'єкта керування 10 1.2. Аналіз робіт в області моделювання та ідентифікації процесу буріння 18 1.3. Аналіз сучасного стану оптимального керування процесом буріння нафтових і газових свердловин 28 1.4. Вибір і обгрунтування напрямку досліджень 39 2 УЗАГАЛЬНЕНА МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ БУРІННЯ ТА ІДЕНТИФІКАЦІЯ її ПАРАМЕТРІВ 41 2.1. Узагальнена математична модель процесу буріння 41 2.2. Ідентифікація параметрів узагальненої математичної моделі 48 2.3. Розробка алгоритмів ідентифікації параметрів узагальненої математичної моделі 57 2.3.1 Перевірка моделі на адекватність 69 2.4. Розробка програмного забезпечення задачі ідентифікації параметрів математичної моделі 75 Висновки з розділу 2 79 3 ОПТИМАЛЬНЕ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ БУРІННЯ НАФТОГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН З ДИСКРЕТНО- НЕПЕРЕРВНОЮ ЗМІНОЮ КЕРУВАЛЬНИХ ДІЙ 80 3.1. Постановка задачі оптимального керування процесом буріння свердловин з дискретно-неперервною зміною керувальних дій 80 3.2. Алгоритм оптимального керування процесом буріння свердловин 83 3.2.1. Прогнозування тривалості спуско-підіймальних операцій 90 3.2.2. Програмна реалізація алгоритму оптимального керування процесом буріння 97 3.3. Оптимальне керування процесом буріння свердловини з дискретно-неперервною зміною керувальних дій 101 3.4. Порівняльний аналіз методів оптимального керування 108 Висновки з розділу 3 111 4 КОМП'ЮТЕРНА СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ БУРІННЯ НАФТОВИХ І ГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН 113 4.1. Структура системи керування процесом буріння свердловин 113 4.2. Апаратне та технічне забезпечення автоматизованої системи керування процесом буріння 116 4.3. Програмне забезпечення автоматизованої системи керування процесом буріння 120 4.3.1. Опис програмного пакета "Комплекс СКУБ-М2" 120 4.3.2. Опис структури бази даних 121 4.3.3. Створення оптимізаційного модуля 125 4.3.4. Алгоритм роботи оптимізаційного модуля 138 Висновки з розділу 4 144 ВИСНОВКИ ДО РОБОТИ 145 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 148 ДОДАТКИ 163