автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматическое управление зенитным углом искривления ствола скважины

УУ4616631

Никульшин Иван Викторович

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЗЕНИТНЫМ УГЛОМ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ

Специальность 05.13.06 -Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 ДЕК 2010

На правах рукописи

Астрахань - 2010

004616631

Работа выполнена на кафедре Автоматизации технологических процессов и производств Астраханского Государственного Технического Университета.

Научный доктор технических наук, профессор,

руководитель: Есауленко Владимир Николаевич

Официальные доктор технических наук, профессор, оппоненты: Шевчук Валерий Петрович

кандидат технических наук,

Филоненко Александр Васильевич

Ведущее Российский Государственный Геолого-

предприятие: Разведочный Университет

Защита состоится "20" декабря в 15_00 часов в аудитории 305, главного учебного корпуса на заседании диссертационного совета Д307.001.01 в Астраханском Государственном Техническом Университете по адресу: 414025, г. Астрахань, ул. Татищева 16.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского Государственного Технического Университета.

Автореферат разослан "19" ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Попов Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С начала 80-х годов XX века в нашей стране внедряются новые технологии глубокого бурения скважин на нефть и газ с глубиной забоя от 5000 до 7000м. В ближайшие годы глубина скважин возрастет до 9000м. При этом условия строительства скважин значительно усложняются, в связи с этим совершенствуется технологии проводки скважин, обеспечивающие существенные изменения ряда показателей процесса бурения.

Особое значение приобретает бурение наклонно направленных и горизонтальных скважин. Важнейшей задачей при строительстве скважин является автоматизация всех технологических процессов бурения, так как отклонение текущих значений технологических параметров от проектных создает ряд осложнений и серьезных аварий, преодоление которых требует значительных затрат времени и материальных средств на всех этапах строительства скважин. Эти обстоятельства выдвигают на первый план необходимость получения достоверной информации о протекании чрезвычайно сложного технологического процесса бурения скважин и оперативное управление этим процессом.

Практика бурения в различных регионах страны показывает, что повышение технико-экономических показателей строительства скважин неразрывно связано с проблемой оптимального управления бурением.

Повышение скоростей бурения и увеличение глубин, бурение наклонно направленных скважин еще более усложняет процесс управления, при этом управление процессом бурения по наземным параметрам существенно усложняется. В связи с этим становится практически невозможным поддержание оптимального режима бурения и предупреждения различных аварий и осложнений.

Определенные успехи достигнуты в области разработки приборов и средств контроля наземных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин. В области же создания промышленных средств контроля и регулирования забойных параметров до настоящего времени наблюдается значительное отставание от требований современной технологии проводки скважин. Еще многие вопросы этого направления нуждаются в разработке и изучении. Решение этих проблем может быть ускорено с применением надежных и точных средств контроля забойных параметров и автоматизации процесса бурения на этой основе путем создания автоматизированных систем управления процессом бурения скважин. До настоящего времени в практике бурения используется информация о косвенном измерении забойных параметров. Очевидно, эффективно управлять процессом бурения на такой основе нельзя.

Все сказанное выше показывает, насколько актуальна проблема создания технических средств и методов контроля и автоматического

п

управления процессом бурения скважин на основе информации, полученной на забое. Также необходимо обеспечить оперативную передачу забойной информации на поверхность для своевременного оказания управляющего воздействия на процесс и реализовать алгоритмы для вычисления управляющего воздействия.

Особое значение здесь приобретает контроль и регулирование пространственного положения ствола бурящейся скважины, так как он обеспечивает повышение технико-экономических показателей бурения на 20-30%.

Таким образом, создание системы автоматического регулирования пространственным положением ствола скважины, позволяющей повысить точность проходки и минимизировать возможность возникновения аварийных ситуаций и осложнений, является актуальной проблемой.

Основание для выполнения работы. Работа выполнена по планам НИР Астраханского государственного технического университета (номера государственной регистрации 01.20.0005849, 06.22.06ХТ, 01.49.07).

Цели и задачи диссертации. Целью диссертации является, разработка и исследование адаптивной системы автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины, обеспечивающей бурение по заданной траектории под влиянием различных возмущений.

В соответствии с поставленной целью в работе ставятся и решаются следующие задачи:

1. Патентный анализ систем автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины.

2. Выбор забойного датчика зенитного угла искривления ствола скважины и канала связи, построение математической модели датчика.

3. Построение математической модели процесса искривления.

4. Синтез структуры системы автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины

5. Разработка алгоритма адаптации параметров регулятора с использованием выбранных критериев оптимальности проводки ствола скважины.

6. Имитационное моделирование адаптивной системы автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины

Методы исследований. Научные положения, представленные в диссертационной работе, обоснованы теоретическими и экспериментальными исследованиями с применением методов теории автоматического управления, физики, технологии бурения, математического анализа, моделирования систем, цифрового моделирования на ЭВМ с использованием пакета МаЙаЬ 7 и других.

Основные теоретические положения и выводы подтверждены результатами экспериментальных исследований в лабораторных условиях на этапах разработки. Исследования проводились на кафедре «Автоматизация технологических процессов» Астраханского государственного технического университета. На защиту выносятся:

1. Математическая модель процесса искривления ствола скважины.

2. Критерий оптимальности, позволяющий осуществлять выбор оптимальных режимов бурения.

3. Структура системы автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины

4. Адаптивная система автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины.

Научная новизна работы:

1. Построена математическая модель изменения зенитного угла искривления ствола скважины в процессе бурения под воздействием осевой нагрузки на долото.

2. На основе предложенных критерия оптимальности и алгоритма адаптации, синтезирована адаптивная система автоматического регулирования зенитного угла искривления стволов бурящихся скважин.

Личный вклад:

1. Разработка математической модели процесса искривления ствола бурящейся скважины

2. Предложены критерии оптимальности, учитывающие точность проводки ствола скважины.

3. Синтезирована адаптивная система автоматического регулирования зенитного угла искривления скважин.

4. Участие в разработке конструкции датчика зенитного угла искривления скважин.

5. Разработка макета датчика зенитного угла искривления скважин, проведение экспериментальных исследований.

Практической ценностью обладают:

1. Система автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины,

2. Математическая модель процесса искривления

3. Алгоритм адаптации параметров регулятора САР зенитного угла искривления ствола скважины

4. Система автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины.

5. Результаты экспериментального исследования датчика, позволяющие разработать рекомендации по выбору геометрических параметров

и режима работы аэродинамического генератора в составе забойного датчика.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе: при чтении лекций по курсам «Технические средства автоматизации» и «Моделирование систем». На основе полученной модели разработаны и внедрены в учебный процесс методические указания по курсу «Моделирование систем»

Апробация работы. Основные вопросы, составляющие содержание диссертации, докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (2007, 2008, 2009, 2010 г.г.), I открытой научно-практической конференции молодых работников ООО «Газпром Добыча Астрахань» «Наука и молодежь в развитии газовой промышленности - 2009», межрегиональной научно-практической конференции «Моделирование и создание объектов энергосберегающих технологий»(г. Волжский, 2009), всероссийской научно-практической конференции «Ресурсо-энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов» (г. Волжский, 2010).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в том числе в двух патентах, 5 статьях в центральных специализированных журналах «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море», «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной и газовой промышленности», «Известия ВУЗов». Кроме того, автором разработаны методические указания по курсу «Моделирование систем», которые используются в учебном процессе студентами специальности «Автоматизация технологических процессов» Астраханского государственного технического университета.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, изложенных на 121 странице машинописного текста и приложений, содержит 12 рисунка и 2 таблицы. Список использованной литературы содержит 82 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности проблемы создания системы автоматического регулирования процесса искривления ствола бурящейся скважины, сформулирована цель, определена научная новизна и практическая ценность результатов данной работы.

В первой главе выполнен сравнительный анализ систем автоматического контроля за наклонно-направленным бурением, а также рассмотрены средства и системы автоматического регулирования пространственного положения. Показано, что важной задачей является

автоматическое управление непосредственно во время бурения с использованием забойных параметров.

Рассмотрены известные системы, произведен выбор элементов для разработки систем автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины в процессе бурения.

Анализ имеющихся систем наклонно-направленного бурения выявил, что все они обладают существенными недостатками, не позволяющими эффективно решать задачу точной проводки ствола скважины непосредственно во время бурения.

Наиболее эффективным является использование системы автоматического регулирования процесса искривления, позволяющей учитывать сложные забойные условия, при наличии неизвестных параметров процесса и резко меняющихся возмущающих воздействий.

Имеющиеся отечественные и зарубежные разработки охватывают весь комплекс средств, необходимых для построения качественной системы автоматического регулирования процесса искривления ствола скважины. Присутствуют забойные измерительные системы, оперативно получающие сигнал об искривлении ствола. Проработаны способы передачи измерительной информации с забоя скважины на поверхность. Также проработаны электронные средства регулирования, которые размещаются на поверхности скважины и обеспечивают реализацию сложных законов регулирования.

Существуют системы автоматического управления отдельными параметрами процесса бурения (осевая нагрузка, частота оборотов, давление и плотность бурового раствора).

Однако, ни одна из рассмотренных систем, не обеспечивает оперативного непрерывного регулирования зенитного угла искривления ствола скважины. Необходимо создать АСР зенитного угла искривления ствола скважины, использующую забойную информацию о состоянии технологического процесса.

Во второй главе определяются принципы проектирования систем управления пространственным положением стволов скважин в процессе бурения.

Одной из основных технологических операций, осуществляемых в процессе бурения скважины, является контроль за отклонением оси ее ствола от проектного пространственного положения с целью обеспечения оптимальных режимов бурения, устранения возможности возникновения осложнений и аварий, пересечения продуктивного пласта в проектной точке, изучения геолого-технических закономерностей самопроизвольного искривления в конкретных геологических условиях, построения структурных карт, осуществления интерпретации сква-жинных геофизических данных и решения многих других задач. Не менее важной при бурении скважины является операция ориентирования породоразрушающего инструмента бурильной колонны при искусственном искривлении с целью изменения интенсивности самопроиз-

вольного искривления до регламентируемых значений, проводки ствола скважины в заданном направлении либо удержания направления в конусе допустимых угловых отклонений.

Искривление скважин является сложным процессом и обуславливается совокупностью факторов влияющих на процесс бурения -геологических, технологических и технических:

• к геологическим факторам искривления относятся слоистость, сланцеватость, перемежаемость пород, их анизотропность, наличие пустот, более твердых включений, угол наклона пород к горизонту, пористость и т.д. При бурении по заданной траектории отсутствует возможность изменить геологические условия без отклонения траектории от проектной, следовательно, применительно к управлению процессом искривления, эти факторы можно считать константами или же (если неизвестны их числовые значения) - возмущениями. Именно геологические условия являются основной причиной искривления вертикальных скважин.

• технологические факторы определяются числом оборотов по-родоразрушающего инструмента и его типом, осевой нагрузкой на долото, параметрами бурового раствора. Технологические факторы можно варьировать в значительных пределах, однако следует отметить, что большинство из них являются взаимосвязанными.

• к техническим факторам принято относить ошибки, связанные с конструктивными особенностями КНБК: эксцентриситет при размещении переводников и долот, несоответствие диаметров БТ и породо-разрушающего инструмента, изначальное отклонение бурильной колонны от вертикали.

В третьей главе происходит выбор компонентов системы автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины.

Для создания системы автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины необходимо решить ряд задач:

• Измерение зенитного угла искривления ствола скважины непосредственно во время бурения

•Передача оперативной информации от датчика к вычислительному устройству

• Вычисление значения управляющего воздействия.

• Оказание управляющего воздействия на процесс бурения.

• Обеспечение отказоустойчивости и ремонтопригодности как системы в целом, так и отдельных ее узлов.

Традиционно, систему автоматического управления принято разбивать на три взаимосвязанные подсистемы - датчик, канал передачи данных и регулирующее устройство.

В работах, отечественных авторов был проведен анализ существующих забойных инклинометров и показано, что наиболее перспективным является применение струйных аэродинамических датчиков пространственного положения.

В частности, устройство для измерения зенитного угла искривления ствола скважины является виброустойчивым, термоба-ростойким устройством для контроля непосредственно в процессе бурения скважины зенитного угла искривления ствола. Это позволит оперативно управлять проводкой скважин по оптимальным траекториям.

На рис. 1 показано устройство для измерения зенитного угла искривления ствола скважины.

Устройство для измерения зенитного угла искривления ствола

Устройство, которое размещают над долотом в контейнере, содержит рамку 1, выполненную в виде герметичной камеры, свободно вращающуюся на опорах 2, струйный генератор 3, имеющий в своем составе сопло питания 4, приемное сопло 5, выполненное отвесе 6, дополнительное сопло 7, выполненное в полом отвесе, сообщающееся с отверстием 8, выполненном в профиле с обтекаемой поверхностью, размещенное в зоне пониженного давления у сопла питания, закрепленном на оси 9, выходное сопло 10, сообщающееся с полостью мембраны 11 с закрепленным на ней контактом 12, поверхность специального профиля 13, источник питания, выполненный в виде баллона со сжатым газом 14. закрепленный эксцентрично в рамке, сообщающийся с соплом питания, контактные кольца 15, контакты 16 съема информации, переключающий контакт 17.

Работа устройства основана на эффекте Коанда - свойстве струи изменять направление при наличии поверхности специального профи-

Рис. 1

скважины

ля путем прилипания струи жидкости или газа к расположенной вблизи твердой стенки.

Устройство работает следующим образом.

Поток газа из сопла питания 4 обтекает рабочую поверхность специального профиля 13 и заполняет полость отвеса 6 через отверстие приемного сопла 5. У обтекаемой поверхности в зоне пониженного давления создается противодавление, которое через дополнительное сопло 7 через сообщающееся с ним отверстие 8 отклоняет поток газа прилипшего к поверхности специального профиля. Это вызывает отрыв потока газа от нее и переход этого потока в выходное сопло 10 и далее в полость мембраны 11.

При этом давление в выходном сопле 8 возрастает скачкообразно и удерживается на максимальном уровне до тех пор, пока противодавление в приемном сопле 5 не снизится до величины, при которой поток вновь начнет обтекать поверхность специального профиля и, следовательно, заполнять полость отвеса 6.

у с

Частота колебаний определяется по формуле: / =—, где Г-

частота колебаний, Гц, С - постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей генератора, V - свободный объем полости отвеса 6, см3.

С изменением угла искривления рамка 1 с эксцентрично закрепленным в ней баллоном 14 поворачивается под действием силы тяжести и полый отвес 6 располагается в плоскости искривления скважины. При этом приемное сопло 5 струйного генератора 3 перемещается относительно прилипшей к поверхности специального профиля струи, вытекающей из сопла питания 4 от оси струи к ее периферии, что приводит к уменьшению времени заполнения полости отвеса 6 (т.к. расход струи газа питания на периферии меньше, чем на ее оси) и в связи с этим уменьшению частоты колебаний струйного генератора. Таким образом, частота колебаний струйного генератора оказывается пропорциональной изменению зенитного угла искривления скважины. Далее серия пневматических импульсов, полученных на выходном сопле б струйного генератора 3 поступает в мембранную полость мембраны 11, мембрана прогибается и замыкает (размыкает) контакты 12, 17. Контакты 16 постоянно замкнутые с контактными кольцами 15 обеспечивают передачу, полученных в результате замыкания и размыкания контактов 12, 17 сигналов в проводную линию связи забоя с устьем скважины.

Предлагаемое устройство обеспечивает контроль зенитного угла искривления скважины непосредственно в процессе бурения, обладает высокой стабильностью переключения и за счет этого повышенной точностью измерения.

В связи с тем, что электронные вычислительные устройства не способны работать в условиях забоя, управляющий блок необходимо разместить на поверхности. Данное обстоятельство приводит к необходимости обеспечить канал связи между забоем и устьем скважины, для непрерывной передачи информации от измерительных устройств к вычислительным блокам.

Сформулируем требования к каналу связи применительно к нашим задачам: глубина исследования скважин (дальность передачи) -более 5000м; канал связи обеспечивает передачу информации непрерывно в процессе бурения; высокая надежность каналообразующей аппаратуры и линии связи; простота организации канала; пропускная способность канала связи должна обеспечивать циркулярную передачу как минимум трех параметров; высокая помехоустойчивость передачи.

Анализируя результаты исследования каналов связи забоя с устьем скважины, полученные рядом авторов и используя опыт построения каналов можно сделать вывод о том, что создать канал, удовлетворяющий сформулированным требованиям можно.

Это должен быть гибридный (комбинированный) канал, составленный из проводной и гидравлической частей. Проводная часть представляет собой канал по типу ЗИЛС-1, а гидравлическая связь - использованный в гидротурботахометре ГТН-3 . При этом проводная часть обеспечит передачу информации с глубины 3000м, а гидравлическая его часть с 6000-7000 до 3000м.

Четвертая глава посвящена построению моделированию процесса искривления ствола скважины.

Процесс бурения, как и любой другой производственный процесс является управляемым, причем число управляющих параметров зависит от ряда факторов: вида применяемой технология бурения, выбора режима и способа бурения, совершенство используемых технических средств.

Входными параметрами процесса бурения являются:

1. Осевая нагрузка Р, передаваемая на породоразрушающий инструмент

2. Частота вращения породоразрушающего инструмента п или средняя окружная скорость вращения буровой коронки т.

3. Объемный расход промывочного агента V, подаваемого в скважину

4. Качественные характеристики промывочного агента: плотность р, вязкость [х, состав С.

5. Длительность работы I породоразрушающего инструмента на забое

6. Степень износа породоразушающего инструмента т|

7. Постоянные величины, не зависящие от режима бурения - тип породоразрушающего инструмента, материал долота и бурильных труб, глубина скважины а1, а2, аЗ

8. Возмущающие параметры Г- физико-механические свойства пород

(контактная прочность, абразивность, хрупкостные и плотностные параметры)

9. Прочие возмущения.

К выходным параметрам, зависящим от входных воздействий, относятся -

1. Скорость бурения V.

2. Зенитный угол а, азимутальный угол искривления р и глубина 1, характеризующие положение ствола в пространстве в каждый момент времени.

3. Величина проходки Ь в данном рейсе.

4. Показатель скорости износа инструмента <1а, показывающий интенсивность падения механической скорости проходки при бурении обычным (не самозатачивающимся) инструментом

5. Интенсивность линейного износа с!Ь самозатачивающихся коронок.

6. Степень износа у породоразрушающего инструмента

На основании проведенного анализа построена математическая модель процесса искривления ствола скважины в апсидальной плоскости.

Предлагаемую модель можно представить в виде последовательного соединения трех звеньев, выход каждого из которых является входным сигналом для следующего.

\У1 т \УЗ

1 п 2 С 3 а

Рис. 2. Ячеистая модель процесса искривления На рис. 2 изображена ячеистая модель процесса искривления, на которой блок 1 представляет собой электродвигатель системы привода лебедки. Входным сигналом служит управляющее напряжение на обмотке статора, выходным - число оборотов ротора. Блок 2 - тормоз лебедки. Входным сигналом служит число оборотов на валу электродвигателя, выходным - осевая нагрузка, передаваемая на забой. Блок 3 - колонна бурильных труб с породоразрущающим инструментом. Входным сигналом служит осевая нагрузка на забой, выходным - зенитный угол искривления ствола скважины. \¥2, и'З - передаточные функции соответствующих блоков.

Получим математическое описание каждого из звеньев. 1. Дифференциальное уравнение, описывающее работу асинхронного электродвигателя выглядит следующим образом: т2 <12г] :„<1т1 с1Л ,

где

т,2~-

СР2 ' 375

Мх

+ 2 атанг„п0

СР/) г М„т _. - з ^ ^Г + 1в ~ + 2^а„ан у0п0 . ^ 375 Ял._■

г„| —+ 2а„ан3/опо пг

Т,=-

сси1„ию

(м„ „ 3 «Л — + 2д„ов/0я0

I я*

+ 2а„ая /о"о

где .0 - диаметр ротора двигателя; Ст , , ан- коэффициенты, определяемые конструкцией электродвигателя, - индуктивность обмотки, 1Я - ток якоря, IIв0 -напряжение внешней обмотки, пх -

число оборотов холостого хода, п0 - номинальное число оборотов, Гв-

сопротивление ротора.

2. Зависимость осевой нагрузки, передаваемой на забой от числа оборотов привода была представлена уравнением:

+ „, или, в виде передаточной функции - = У* .

Ж Тр + р

3. Для вывода математической модели процесса искривления рассмотрим дифференциальное уравнение процесса искривления, составленное на основе анализа физических процессов, происходящих при бурении (Рис. 3).

Рис. 3. Расчетная схема процесса искривления

Основное дифференциальное уравнение задачи -

г <1*у (1 .¿у

ЕЗ—+—(IV-рхсо5а) — = р бш а, где (1х йх с1х

- осевая нагрузка на долото, А - точка касания УБТ со стеной скважины, О - долото, Ь - расстояние от долота до точки касания УБТ

со стенкой скважины, а - угол наклона скважины, Е1 - жесткость при изгибе УБТ, р - вес единицы длины УБТ в буровом растворе.

Примем следующие обозначения: т _ Ъ\Е£_ ~ удельный вес УБТ, Фт1

Р

д = "- удельная осевая нагрузка на долото, А,,- ради-

2т

альный зазор между УБТ и стенками скважины, / = _ - удельная длите

на УБТ, Искд - наружный диаметр УБТ, £)уБТ - диаметр скважины.

С учетом выбранных начальных условий, решение дифференциального уравнения выглядит следующим образом:

а =

г-Яг

I2

)

Для удобства дальнейших преобразований заменим арктангенс первыми двумя членами разложения степенного ряда.

Рассмотрим движение объекта управления около номинального

режима (Ж0,г0). Ж = МГ + 1Г0, г = Аг + г0, Д\*/(0 и Дг(0 - малые

отклонения от номинальных значений.

Раскроем скобки и приведем подобные. Пренебрегая членами уравнения, содержащими малые величины выше первого порядка, получим:

Да = +3(^)3 (-г02 + Зг^огог-Зг%\ + ,ХЧ2)) +

^ + Зф' - + 3гЧЧ5)

,24

Перейдем к безразмерной форме

—=-[ »+Ь2-з фгв+V)]-

а г \1 I I 4 ')

Введем обозначения:

, Аа

ф =-- относительное изменение зенитного угла искривления

сел

j Аг скважины, Я = —

скважины, и = ■

A W Wn

относительное изменение радиального зазора относительное изменение осевой нагрузки на

долото.

Окончательно уравнение объекта принимает следующий вид: ф ,

Передаточная функция по каналу управления к-е-рг

W -

a tU

Ар3 +Вр2 +Cp + D

Пятая глава посвящена разработке адаптивной системы автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины.

В начале главы приводится математическая модель аэродинамического датчика зенитного угла, позволяющая установить однозначную зависимость между показаниями забойного датчика и величиной зенитного угла искривления ствола скважины.

ижг~ cosí2л-—■ I/2—— R-g-Tr. ияг2 cosí2гг— |meüv,Í2-— R-gT„

i, 180JV K-l l 180j 0 \ fc-1 s 0

-de.

i ü-1 —Sn К

rde „

K,,

.h'+'s)

где V - объем приемной камеры, м3; ц - коэффициент истечения (0,8 -0,4); тт - показатель политропы; К - показатель адиабаты (для двухатомных газов и воздуха К=1,4); £0 - относительное давление газа в приемной камере (£0=P¡/Pj0, здесь P¡ давление газа в приемной камере, Pi0 - начальное давление); F - площадь сечения приемного сопла, м2; Еонач ~ относительное давление газа в приемной камере, при котором происходит отрыв струи газа от профильной стенки и переключение ее в выходное сопло генератора;

Sokoh - относительное давление газа в приемной камере, при достижении которого процесс опорожнения приемной камеры заканчивается и струя газа вновь обтекает профилированную стенку, в результате чего начинается процесс заполнения приемной камеры; ео.а - относительное давление газа в приемной камере к атмосферному.

го угла

Далее описывается структурная схема и принцип действия САР зенитного угла искривления ствола скважины .

Выходной сигнал с датчика 1 зенитного угла искривления скважины подается на вход гидравлического канала связи 2 забоя с устьем скважины. На устье скважины сигнал с выхода канала связи поступает на устройство съема 3, с него на вход приемника 4, где фильтруется от помех и усиливается. Сигнал с датчика глубины 5 поступает на приемник 6, где фильтруется от помех и усиливается. Выделенные и усиленные полезные сигналы, пропорциональные величине зенитного угла и глубине скважины, подаются на блок вычисления траектории 7, в котором определяется текущее положение ствола скважины в пространстве. Полученные данные заносятся в буфер запоминающего устройства 8 и передаются на один из входов вычислительного блока 10. На второй вход передается информация о проектной траектории и свойствах породы из блока хранения 9. Данные о требуемом угле искривления и свойствах пород на текущем участке передаются на вход задат-чика 11, который и формирует текущее задание.

По величине полученного сигнала в блоке 12 формируется сигнал рассогласования и подается на входы пропорционального блока 13 и интегрирующего блока 14, где формируются соответственно пропорциональные и интегральные составляющие управляющего воздействия. Сигналы с выходов пропорционального и интегрального блоков передаются на сумматор 15, где и формируется итоговое управляющее

воздействие, передающееся затем на вход регулируемого привода 16, связанного с тормозом буровой лебедки 17, в результате чего изменяется осевая нагрузка на забой в соответствии с законом регулирования и величиной зенитного угла. Это обеспечивает требуемую величину угла искривления скважины.

Если разбить проектную траекторию скважины на участки, на каждом из которых свойства горных пород и проектный зенитный угол неизменны, то процесс автоматического регулирования можно представить следующим образом:

1. По проектным данным и значению глубины скважины определяется момент перехода с одного участка на другой.

2. Задание на данном участке 93 складывается из задания, необходимого для набора данного угла искривления^ и поправки на литологические свойства породы 9пор: 93 = 9тр + впор

3. По показаниям датчика зенитного угла определяется текущий угол искривления скважины ¿?т(ж.

4. Вычисляется угол рассогласования = д3 — 9тек

5. По заданному закону регулирования вычисляется управляющее воздействие Т], подаваемое на забой Т] = кп -А93 + ки ^А93 ,

к к где " - пропорциональный коэффициент настройки регулятора, " -

интегральный коэффициент настройки регулятора.

Для определения степени соответствия реальной и проектной траекторий, предлагается следующий критерий оптимальности:

отклонение ствола скважины на заданной глубине можно оценить по формуле:

т=у1Ш)-хм2+Ш-УМ2+Ш-^)2 >

где / - рассматриваемая глубина, х, (/), }\ (/), 7.( (/) - проектные

пространственные координаты на данной глубине, (/),£,(/) -

действительные пространственные координаты на данной глубине.

Общее отклонение по длине скважины составляет

Г(1тах) = Iй 7Й(0-*е(0)2 +(*(')-л(0)2 + (г<(0-ге(/))2<// ■

Минимизация данного критерия достигается при повышении точности проходки. Данный критерий предлагается использовать в системе адаптивного управления процессом искривления.

Скважина должна быть пробурена в кратчайший срок, что учитывают критерии максимальной рейсовой скорости, механической

17

скорости, технической скорости бурения. Для отражения этого условия, в критерий вводится дополнительная составляющая, отражающая максимальную механическую скорость бурения

*•('„) = I"" >/(*(')-*. (О)1 Ну,(1)-уЛ0)2 +Ы0-гЛ0)2<л+] У Л

о

В реальных производственных условиях управляющее воздействие всегда конечно. Кроме того, его значение не должно превышать некоторые пределы, зависящие от конструкции бурового станка, его прочностных характеристик, параметров бурового раствора. Для математического отражения данных ограничений вводят краевые и граничные условия, заданные в виде неравенств и равенств. Наличие граничных условий позволяет выбрать одно решение, минимизирующее критерий оптимальности.

При бурении скважины на нефть и природный газ наиболее важно достичь проектной точки окончания скважины. Для этого важно обеспечить максимальную точность проводки на финальном этапе бурения. При отклонении ствола скважины в средней части бурения есть возможность изменить управляющее воздействие и вернуться на проектный курс. Таким образом, критерий должен отражать усиление требований к точности проводки на финальном этапе, в то время как средней части ствола скорость бурения можно увеличить. Данное предложение можно реализовать введением переменных коэффициентов пропорциональности К1 и К2. Для отражения этого, предложен следующий критерий:

*■(/„) = к\ V <Л (0 - х. (О)2 + (у, (1)~У, (О)2 + \Кгу<Г

о

Форма представления параметров К влияет на степень точности проводки. Возможно несколько вариантов:

1. Линейная пропорциональность к - к =1——

1 / ' 2 /

шах шах

е' е'

2. Экспоненциальная зависимость К1=—[—, К2=\---.—

3. Гармоническая пропорциональность. 5т(Х) ,, зт(£)

К, - --, К-, = 1--

вт^) ' вт^)

= " у~ у/(х, (/)-хс (/))2 + (у, (/) - у, (I))2 + (/) - д. (I))1 <11 + "[ (1 - ~-)х>

тах 0 тах

Для реализации системы регулирования в условиях недостаточной информации об объекте предлагается алгоритм настройки параметров регулятора.

Установлено наличие зависимости коэффициента передачи регулятора К от величины А:

А = •

где s(t) = y(t)-yж(0-

Используется ПИД закон регулирования с подстройкой коэффициента пропорциональности регулятора:

= К" ■ А-а,

р р '

где п=0,1,2... - номер шага коррекции коэффициента передачи. а - коэффициент, учитывающий качество регулирования, are[1,2.6],

Kpn+l - коэффициент пропорциональности регулятора

В предложенном законе регулирования постоянные интегрирования и дифференцирования не меняются. Для более точной подстройки параметров предложен следующий алгоритм:

Введем переменные H{t), А:

= Í*. при < о Г Уш . у(Т), при e(i) > О

[О, при £"(t) > 0 [0, при y(t) > - у(Т), (t) < О

где у(Т) - значение выходной величины в момент времени Т от начала переходного процесса. Значение Т влияет только на скорость настройки параметров, но не влияет на качество переходного процесса.

Закон настройки постоянных времени выглядит следующим образом: есл wH(t)> О, А <0 то Тиш+1 = Тиш - (5 • Hit)

если H(t) < 0, А > 0 то Тит+1 - Тига + /А

Критерий останова процесса подстройки - сходимость коэффициентов:

у П+1 _'J' л

<*„ V+1-K;

<е2

Проведено имитационное моделирование адаптивной системы автоматического регулирования . При изменении параметров системы с ПИД регулятором на 20%, снижаются показатели регулирования, при уменьшении плотности бурового раствора на 43% система становится неустойчивой.

Использование алгоритма адаптации возвращает объект в устойчивое положение за 23, 24 и 19 итерации. Переходные процессы представлены на рис. 5.

На рисунке 5 - переходный процесс при изменении плотности бурового раствора на 35% при использовании ПИД регулятора, на графике 2 - адаптивный регулятор после 5 итераций, на графике 3 - после 23 итераций.

Данная адаптивная система регулирования может быть использована для управления бурением наклонно-направленных скважин, а также для предотвращения естественного искривления.

В заключении приводятся результаты и выводы приведенной

работы.

Основные выводы

1. Проведен анализ систем автоматического контроля и регулирования пространственного положения ствола скважины. Установлено, что в настоящее время не существует единого решения, позволяющего автоматически управлять зенитным углом искривления ствола бурящейся скважины в процессе бурения при воздействии возмущений.

2. На основании анализа систем контроля забойных параметров, установлено, что наибольшей точностью измерения обладают забойные средства измерения.

3. Разработан принципиально новый датчик зенитного угла искривления ствола скважины (патент РФ № 2349750).

4. Проведен выбор канала связи между забоем и поверхностью скважины, определены параметры комбинированного электрогидравлического канала связи.

5. На основе выбранных технических средств разработана система автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины (№ 1Ш 2380537С1)

6. Проведен анализ процесса бурения, как объекта автоматического управления, выделены основные управляющие, управляемые и возмущающие воздействия.

7. Построена математическая модель процесса искривления ствола скважины в зенитной плоскости. Показано, что можно использовать осевую нагрузку на долото для управления зенитным углом. Проведена проверка адекватности по критерию Фишера, доверительная вероятность составляет 95%.

8. Представлен критерий оптимальности для управления траекторией ствола бурящейся скважины, учитывающий разницу в проектных и реальных координатах ствола, и общую протяженность скважины.

9. Синтезирована адаптивная система автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины, проведено имитационное моделирование. Показано, что алгоритм адаптации увеличивает точность регулирования при воздействии возмущений на объект управления. Время регулирования сократилось в 1.8 раза, колебательность снизилась на 49%, перерегулирование уменьшилось на 14%.

Список основных работ по теме диссертации

1. Никулышн И.В.. Анализ существующих разработок в области автоматизации наклонно направленного бурения. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №7, 2010.-29-30C.

2. Есауленко В.Н., Погуляева A.M., Никулынин И.В. Экспериментальное исследование типового струйного преобразователя перемещение-частота для контроля забойных параметров. НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. ВНИИОЭНГ. №б, 2008,- 2-4с.

3. Есауленко В.Н., Никулынин И.В., Погуляева A.M., Математическая модель аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола скважины. Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Технические науки. №1, 2009г. 110-113 с.

4. Никульшин И.В. Система автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины. НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. ВНИИОЭНГ. №10, 2010.-37-38С.

5. Никульшин И.В., Есауленко В.Н., Григулецкий В.Г. Построение математической модели процесса искривления ствола бурящейся скважины. НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. ВНИИОЭНГ. №11, 2010,- 32-35с

6. Патент РФ № 2349750. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M., Есауленко Н.В., Никульшин И.В. Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины.

7. Патент № 1Ш 2380537С1 2008г. Есауленко В.Н., Никульшин И.В., Есауленко Н.В., Григулецкий В.Г.. Устройство автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины. Опубл. 27.01.10. Бюл.№29.

Подписано в печать Формат 60x90/16.

Тираж 100 экз. Заказ № 919 от 16.11.2010 г. Отпечатано в типографии издательства АГТУ. г.Астрахань, ул. Татищева, 16.

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ

НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫМ БУРЕНИЕМ.

1.1 Обоснование необходимости внедрения автоматизированных систем управлением процессом бурения.

1.2 Системы контроля геолого-геофизических и технологических параметров при бурении скважин.

1.2.1 Информационно-измерительные системы в бурении.

1.2.2. Наземные автоматизированные системы контроля геолого-геофизических и технологических параметров бурения.

1.3 Обзор систем автоматического управления процессом бурения.

1.4. Устройства, управляющие пространственным положением ствола скважины.

ВЫВОДЫ.

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ СТВОЛОВ СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ.

2.1 Понятие об инклинометрии скважины.

2.2. Основы естественного и искусственного искривления скважин.

2.3 Факторы, оказывающие влияние на процесс искривления.

2.3.1 Зависимость интенсивности искривления от режима бурения.

2.3.2 Влияние геологических условий забоя на искривление ствола скважины.

2.3.3Влияние технологических факторов на искривление.

2.3.4 Влияние осевой нагрузки на долото на интенсивность искривления

2.4 Наклонно-направленное бурение скважин.

ВЫВОДЫ.

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЕМ.

3.1 Выбор забойного измерительного устройства.

3.2 Выбор канала передачи данных.

ВЫВОДЫ.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ.

4.1 Анализ процесса бурения, как объекта автоматического управления.

4.2 Построение математической модели изменения зенитного угла искривления ствола скважины.

ВЫВОДЫ.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ.

5.1 Выбор измерительного устройства для системы автоматического регулирования.

5.2 Система автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины.

5.3 Подбор критерия оптимальности для системы автоматического регулирования.

5.3.1 Типовые критерии оптимальности, применяемые в бурении.

5.3.2 Критерии оптимальной проводки наклонно-направленной скважины

5.4 Алгоритм оптимального управления.

5.5 Имитационное моделирование процесса искривления.

5.6. Оценка погрешности адаптивной САР.

5.6. 1 Оценка погрешности измерения.

ВЫВОДЫ.

В течение последних лет в России наблюдается существенный спад общего промышленного производства, в значительной степени это отразилось и в нефтяной и газовой промышленности. Суммарная добыча нефти за этот период сократилась почти в 2 раза. Наметилась тенденция к снижению объема добычи газа. Истощаются запасы эксплуатируемых в течение 50-60 лет месторождений нефти и газа практически во всех регионах Сибири, Кавказа, Башкирии, Татарстана, Нижней Волги.

Возникает необходимость поиска, разработки и практической реализации новых более перспективных технологий, обеспечивающих сокращение финансовых, материальных, технических и временных затрат на выполнение как основных, так и вспомогательных операций при строительстве скважин. Одним из путей решения возникающих при этом проблем является автоматизация всех процессов строительства скважин.

Практика бурения в различных регионах страны показывает, что повышение технико-экономических показателей строительства скважин неразрывно связано с проблемой оптимального управления бурением.

Отклонение текущих значений технологических параметров от проектных создает ряд осложнений и серьезных аварий, преодоление которых требует значительных затрат времени и материальных средств на всех этапах строительства скважин.

Эти обстоятельства выдвигают на первый план необходимость получения достоверной информации о протекании чрезвычайно сложного технологического процесса бурения скважин и оперативного управления этим процессом.[5]

Чрезвычайно важно обеспечить возможность управления пространственным положением ствола скважины непосредственно во время бурения, что позволит избежать отклонения траектории ствола скважины от проектной, что в свою очередь снизит вероятность осложнений при бурении.

Исследования отечественных ученых: Варламова В,П., Грачева Ю.В., Грачева Б.А., Демихова В,И., Есауленко В.Н., Калинина А.Г., Кузнецова Г.М., Лукьянова Э.Е., Леонова А,И., Малюги А.Г., Молчанова A.A., Пилюцкого О.В., Рыбакова В.В., Шишкина О.П. и др. обеспечили разработку и создание различных средств контроля технологических параметров процесса бурения, появление новых конструктивных технологических и методологических принципов повышения их метрологических характеристик.[5, 11, 15, 16, 41]

Повышение скоростей бурения и увеличение глубин, бурение наклонно - направленных скважин еще более усложняет процесс управления, при этом контроль процесса бурения по наземным параметрам существенно усложняется. В связи с этим становится практически невозможным поддержание оптимального режима бурения и предупреждения различных аварий и осложнений.

Все сказанное выше показывает, насколько актуальна проблема создания технических средств и методов контроля и автоматического управления процессом бурения скважин на основе информации, полученной на забое. Особое значение здесь приобретает контроль за пространственным положением ствола бурящейся скважины, так как он обеспечивает повышение технико-экономических показателей бурения на 20-30%. Но разработка систем автоматического регулирования сдерживается тяжелыми условиями, в которых они должны функционировать.

Тяжелые условия работы средств измерения параметров режима бурения на забое, где температура может достигать 200°С и более, давление 100-150 МПа, а вибрации десятки и даже сотни g (ускорение свободного падения), вынуждают вести поиск надежных элементов для работы в этих условиях. Такими элементами могут оказаться струйные или элементы аэрогидродинамического действия.

Также необходимо обеспечить оперативную передачу забойной информации на поверхность для своевременного оказания управляющего воздействия на процесс, и реализовать алгоритмы для вычисления управляющего воздействия.

Таким образом, создание системы автоматического регулирования пространственным положением ствола скважины, позволяющей повысить точность проходки и минимизировать возможность возникновения аварийных ситуаций и осложнений, является актуальной проблемой.

Основные выводы по диссертационной работе следующие:

1. Проведен анализ систем управления пространственным положением ствола бурящейся скважины. Установлено, что большинство существующих систем регулирования имеют ограниченный диапазон применения, не могут быть использованы непосредственно в процессе бурения. Показано, что для эффективного управления проводкой ствола скважины необходимо использовать систему автоматического непрерывного регулирования реального времени.

2. На основании анализа средств регулирования забойных параметров сформулированы принципы создания забойных систем для контроля и управления пространственным положением стволов скважин в процессе бурения.

3. Изучены физические процессы искривления, построена математическая модель процесса искривления ствола скважины.

4. Разработано устройство автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины (патент РФ № 1Ш2380537) и изготовлен макет забойного датчика зенитного угла искривления ствола скважины.

5. Предложены критерии оптимальности управления траекторией при наклонно-направленном бурении.

6. Разработан алгоритм адаптации параметров регулятора, обеспечивающий минимизацию критерия качества.

7. Синтезирована система адаптивного регулирования зенитного угла искривления ствола скважины.

8. Проведено имитационное моделирование спроектированной системы. Показана эффективность предложенных критериев оптимальности. Показано, что использование адаптивной системы регулирования позволяет улучшить качество переходного процесса при воздействии на объект неконтролируемых возмущений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тенденция к увеличению глубины бурящихся на горных предприятиях скважин, увеличение числа наклонно направленных и горизонтальных скважин приводит к острой необходимости непрерывного управления технологическими параметрами в течение всего времени бурения. Особое значение в этих условиях приобретает контроль за пространственным положением ствола скважины и в, частности, контроль и управление зенитным углом отклонения скважины. До настоящего времени не существует систем автоматического регулирования забойного угла искривления скважины, обладающих достаточными надежностными характеристиками и обеспечивающие необходимые параметры качества. В то же время, имеются технологические устройства, необходимые для создания высокоточной системы автоматического регулирования, в частности -быстродействующие глубинные датчики зенитного угла искривления скважины, канал связи между забоем и устьем, электронные регуляторы, работающие на поверхности скважины.

В работе получены результаты, позволяющие утверждать, что можно построить точную и быстродействующую систему автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины, основываясь на уже существующих разработках. Это достигается путем использования струйного аэродинамического забойного датчика, комбинированного канала передачи данных и алгоритмов оптимального управления.

1. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы,- М.: Высшая школа.- 1989.-263 с.

2. Алексеев Е.Р., Чеснокова O.B. Matlab 7.- М.:НТ Пресс, 2006. 464с

3. Андриевский, Б. Р. Избранные главы ТАУ с примерами на языке MATLAB / Б. Р. Андриевский, А. Л. Фрадков. СПб.: Наука, 1999. - 467 с.

4. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1966.

5. Бицута В.К. Сб.тр./ЧИГУ Автоматизация и электрификация объектов нефтяной промышленности Грозный, 1978-Вып.1.

6. Богачева A.B. Пневматические элементы систем автоматического управления. М., Машиностроение 1966 г.

7. Вержбицкий В.М. Численные методы. -М.ЮОО «Издательский дом «ОНИКС 21 век», 2005. 400с.

8. Власов А.Д., Мурин Б.П. Единицы физических величин в науке и технике. М., Энергоатомиздат, 1990 г.

9. Вострокнутов Н.Г., Евтихиев H.H. Информационно-измерительная техника. Учебн.пособие для специальности «Информационно-измерительная техника» вузов. М.: Высш.шк., 1997, — 232 с.

10. Ю.Ганджумян P.A., Калинин А.Г., Никитин Б.А. Инженерные расчеты при бурении глубоких скважин. М.: Недра, 2000, - 489 с.

11. П.Грачев Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968, - 327с.

12. Дегтярева A.M., Есауленко В.Н. Методы и забойные средства контроля в процессе бурения пространственного положения стволов глубоких скважин. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №5, 2006.

13. Демихов В.И., Леонов А.И. Контрольно-измерительные приборы при бурении скважин. — М.: Недра, 1980, — 304 с.

14. Демихов В. И. Средства измерения параметров бурения скважин. М. Недра 1990 г.

15. Есауленко В. Н. Теория и практика систем контроля и автоматического управления забойными параметрами для совершенствования техники и технологии бурения скважин. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Том 1, 2. 1994 г.

16. Есауленко В.Н. Контроль и автоматическое регулирование забойных параметров в процессе бурения глубоких скважин на нефть и газ: Моногр. Астрах.гос.техн.ун-т. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2003, — 188 с.

17. Есауленко В.Н., Каган А.И., Леонов А.И. Устройство для измерения угла искривления скважин. Изв. ВУЗов Сер Нефть и газ. 1975. - No.5

18. Есауленко В.Н., Есауленко Н.В., Погуляева A.M. Блок питания измерительной аппаратуры аэродинамического действия. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №4, 2008,- 15-16с.

19. Есауленко В.Н., Есауленко Н.В., Дегтярева A.M. Струйный датчик зенитного угла искривления скважины. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №5, 2006.

20. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M. Средства измерения зенитного угла искривления стволов глубоких скважин в процессе бурения. Вестник

21. Курганского ун-та.-серия «Технические науки». — Вып.2-4.1. Курган: Изд-во Курганского гос.ун-та, 2006, — 202 с.

22. Есауленко В.Н., Дегярева A.M., Есауленко Н.В. Комбинированный канал связи забоя с устьем скважины. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. М.: ВНИИОЭНГ. №10, 2007, - 60 с.

23. Есауленко В.Н., Никульшин И.В. Погуляева A.M., Математическая модель аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола скважины. Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Технические науки. №1, 2009г. 110-113 е.

24. Жеваго К.А. Привод буровых установок. М.: Недра, 1964г. 406с.

25. Загарий Г.И., Шубладзе A.M. Синтез систем управления на основе критерия максимальной степени устойчивости // Энергоатомиздат. -1988. -104с.

26. Ильин В.А. Телеуправление. -М.: , 1985

27. Исакович Р.Я., Попадько В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа.-М.: Недра, 1985, —351с.

28. Калинин А.Г. Искривление скважин. М.: Недра, 1974, - 304 с.

29. Калинин А.Г., Кульчицкий В.В. Естественное и искусственное искривление скважин. М.: Институт Компьютерных Исследований, 2006, — 640 с.

30. Калинин А.Г., Ганджумян P.A., Мессер А.Г. Справочник инженера-технолога по бурению глубоких скважин/Под ред. проф. А.Г. Калинина. -М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2005, 808 с.

31. Калинин А.Г., Никитин Б.А. Повышение газонефтеотдачи продуктивного пласта при бурении горизонтальных и разветвельно-горизонтальных скважин. М.: ВНИИОЭНГ, 1995, - 76 с.

32. Калинин А.Г., Левицкий А.З., Никитин Б.А. Технология бурения разведочных скважин на нефтегаз. — М.: Недра, 1998, — 440 с.

33. Капля Е.В., Кузеванов B.C., Шевчук В.П. Моделирование процессов управления в интеллектуальных измерительных системах. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 512 с.

34. Ковриго Ю.М., Мовчан А.П., Полищук И.А. Метод построения самонастраивающихся регуляторов для промышленного применения // ААЭКС, №1(15), 2005.

35. Козловский Е.А. Оптимизация процесса разведочного бурения. -М.: Недра, 1975,-303 с.

36. Козловский Е.А., Гафиятулин Р.Х. Автоматизация процесса разведочного бурения. М.: Недра, 1977, - 215 с.

37. Комаров С.Г. Техника промысловой геофизики. -М.:Гостоптехиздат, 1958.

38. Кулаков М.В. Технические измерения и приборы для химических производств. Учебник для вузов. Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1974, - 464 с.

39. Лукьянов Э.Е. Исследование скважин в процессе бурения. М.: Недра, 1979.

40. Малюга А.Г., Есауленко В.Н., Афонин Л.А. Технические средства контроля пространственных характеристик скважин. Обзорн.информация, Сер.приборы, средства автоматизации и системы управления. М.: ЦНИИТЭИ приборостроения, 1986, - 42 с.

41. Меньков A.B., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления — М.: Издательство Оникс, 2005, — 640 с.

42. Миракян В.И., Рукавицин В.Н. Системы контроля геофизических и технологических параметров при бурении скважин // Обзорн. информация, Сер. Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. -М.ВНИИОЭНГ, 1986, No.6.

43. Никульшин И.В. Система автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины. НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. ВНИИОЭНГ. №10, 2010.- 37-38с.

44. Никульшин И.В., Есауленко В.Н., Григулецкий В.Г. Построение математической модели процесса искривления ствола бурящейся скважины. НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. ВНИИОЭНГ. №11, 2010.- 32-35с

45. Новиков Ю.В., Калашников O.A., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. М.: «Эком», 1997г.

46. Нагорный B.C., Денисов A.A. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. — М. Высшая школа. 1978 г.

47. Плишке H.A., Цыкунов А.М, Адаптивные системы управления процессом бурения. Бишкек: Илим, 1991. - 168с.

48. Погуляева A.M. Экспериментальное исследование аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола скважины. НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. М.: ВНИИОЭНГ, № , 2008, - 43 с.

49. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления / Под ред. В.А. Бесекерского. М.: Наука, 1978. - 512 с.

50. Свалов A.M. Механика процессов бурения и нефтегазодобычи. -М.: «Либроком», 2009.-256 с.

51. Советов Б.Я. Моделирование систем. М.: Высш. шк, 1998, - 319с.

52. Справочник по средствам автоматизации /Под редакцией В.Э.Низе и И.В.Антика-М.:, Энергоатомиздат, 1983.-393 с.

53. Справочник инженера по бурению в двух томах /Булатов А.И., Аветисов А.Г. -М.:Недра, 1989.

54. Сулакшин С.С. Направленное бурение. -М.: Недра, 1987.-272 с.

55. Тюкин И. Ю., Терехов В. А. Адаптация в нелинейных динамических системах. -М.:ЛКИ, 2008.-384 с.

56. Фомин В.Н., Фрадков А.Л., Якубович В.А. Адаптивное управление динамическими объектами. М.:Наука, 1981. - 448 с.

57. Шевчук В.П. Расчет динамических погрешностей интеллектуальных измерительных систем. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 288 с.

58. Шишкин О.П. Вопросы инженерного расчета и конструирования электрического канала связи по бурильным трубам.// Изв. ВУЗов.Сер. Нефть и газ.-1964.- №5

59. Шишкин О.П., Грачев Б.А. О возможности канала связи по трубам в скважине./ Изв. ВУЗов, Сер. Нефть и газ.- 1962.- No.7

60. Шубладзе A.M., Уланов А.Г., Ткачев В.П., Гулзев B.C., Ланченко Н.П. Адаптивные промышленные регуляторы // Приборы и системы управления. 1981. - №7.-С.15-16.

61. Элементы и устройства струйной техники. Под ред. Ф.А. Короткова М. Энергия 1972 г.

62. Юнин Е.К. Введение в динамику глубокого бурения. М.гЛиброком. -2009.-168 с.бб.Юревич Е. И. Теория автоматического управления. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 560с.

63. A.C. 313970 СССР, МКИ3Е21 5 0В 47/02. Устройство для измерения угла искривления скважины /В.Н.Есауленко, Л.А.Афонин, А.И.Каган, А.И.Леонов

64. A.C. 386127 СССР, МКИ3Е21В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины./Л.А. Афонин, В.Н. Есауленко.Опубл. 14.06.73. Бюл.№26.

65. A.C. 473007 СССР, МКИ3Е21В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины / Л.А. Афонин, В.Н. Есауленко. Опубл. 05.06.75. Бюл.№21.

66. A.C. 516808 СССР, М.Кл.2 Е21 В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины /Л.А.Афонин, В.Н.Есауленко. Опубл. 05.06.76. Бюл.№21.

67. A.C. 1382936 СССР, МКИ3 Е21 В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины /Д.А.Бородин, В.Н.Есауленко, С.И. Есауленко. Опубл. 23.03.88. Бюл.№11.

68. A.C. 1209837 СССР, МКИ3 Е21 5 0В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины. /Д.А.Бородин, В.Н.Есауленко, С.В.Есауленко. Опубл. 07.02.86. Бюл.№5.

69. A.C. 608917 СССР, М.Кл.2 Е21 5 0В 47/022 Устройство для измерения угла искривления скважины. /В.Н.Есауленко, Л.А.Афонин. Опубл. 30.05.78. Бюл.№20.

70. Свидетельство на полезную модель 67635. Автоматизированная система управления проводкой наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин "Траектория" Рогачев O.K., Повалихин A.C., Оганов Г.С., Чайковский Г.П.

71. Патент РФ 2161701 Система управления траекторией скважины в процессе бурения. Абрамов Г.С.; Барычев A.B.

72. Патент РФ 2263782 Способ непрерывного контроля за направлением действия отклонителя, измерения зенитных и азимутальных углов скважин и устройство для его осуществления. Мендебаев Т.Н., Городецкий И.М., Бобылев Ф.А., Смашов Н.Д.

73. Патент РФ№ № RU 2285797 С1 2006г. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M., Есауленко Н.В. Устройство для измерения зенитного угла искривления ствола скважины. Опубл. 20.10.06. Бюл.№29.

74. Патент № RU 2380537С1 2008г. Есауленко В.Н., Никулыпин И.В., Есауленко Н.В. Григулецкий В.Г. Устройство автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины. Опубл. 27.01.10. Бюл.№29.

75. Заявка на изобретение 94027811. Система бурения направленных скважин. Водяник Г.М., Нуждин A.B.

76. Решение о выдачи патента на изобретение по заявке № 2007116243/03 от 21. 10. 2008г. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M., Есауленко Н.В., Никулыпин И.В. Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины.

77. Fox H.L., Wood O.L., Control Engineering, 11, №96 1964. p. 75-81.

78. Wright C.P., Joint Automatic Control Conf., Stanford Unin., June 24-26, 1964. p. 541-555.