zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



Перевірка адекватності імітаційної моделі при визначенні кута закручування бурильної колони

 

Ковшов Г.М., Рижков І.В.,

Ужеловський А.В.

Україна, м. Дніпропетровськ,

«Придніпровська державна академія будівництва та архітектури»

 

Анотація. В статті приведена перевірка і підтвердження адекватності створеної імітаційної моделі автоматизованої системи орієнтування свердловини бурового снаряду при визначенні кута закручування бурильної колони під час її повороту на заданий кут в умовах близько к реальним.

 

У процесі роботи модель виступає в ролі як самостійний квазіоб'ект та дозволяє отримати при дослідженні деякі знання про сам об'єкт. Якщо результати такого дослідження (моделювання) підтверджуються і можуть служити основою для прогнозування в досліджуваних об'єктах, то кажуть, що модель адекватна об'єкту. При цьому адекватність моделі залежить від мети моделювання і прийнятих критеріїв. Перевірка адекватності і коректування моделі. Перевірка адекватності моделі необхідна, так як по невірних результатів моделювання можуть бути прийняті неправильні рішення. Перевірка може проводитися шляхом порівняння показників, отриманих на моделі, з реальними, а також шляхом експертного аналізу. Бажано проведення такого аналізу незалежним експертом. Якщо за результатами перевірки адекватності виявляються неприпустимі розбіжності між системою та її моделлю, в модель вносять необхідні зміни. В загальному випадку під адекватністю розуміють ступінь відповідності моделі тому реальному явищу чи об'єкту, для опису якого вона розробляється. Разом з тим, створювана модель орієнтована, як правило, на дослідження певної підмножини властивостей цього об'єкта. Тому можна вважати, що адекватність моделі визначається ступенем її відповідності [7]

При імітаційному моделюванні на достовірність результатів впливає цілий ряд додаткових факторів, основними з яких є: моделювання випадкових факторів, засноване на використанні датчиків СЧ, які можуть вносити «спотворення» в поведінку моделі; наявність нестаціонарного режиму роботи моделі; використання декількох різнотипних математичних методів в рамках однієї моделі; залежність результатів моделювання від плану експерименту; необхідність синхронізації роботи окремих компонентів моделі; наявність моделі робочого навантаження, якість якої залежить, у свою чергу, від тих же факторів.

Придатність імітаційної моделі для вирішення завдань дослідження характеризується тим, якою мірою вона має так званими цільовими властивостями. Основними з них є: адекватність; стійкість; чутливість.

У загальному випадку під адекватністю розуміють ступінь відповідності моделі тому реальному явища чи об'єкту, для опису якого вона будується. Адекватність моделі визначається ступенем її відповідності не стільки реальному об'єкту, скільки цілям дослідження. [1]

Для перевірки адекватності імітаційної моделі системи автоматизованого управління технологічним процесом орієнтування бурового снаряду, необхідно виконати розрахунки бурильної колони, взявши її параметри з паспортних даних. Скориставшись відомими виразами для розрахунку:

Кут закручування бурильної колони може бути визначений із виразу:

                                                                (1)

де: G – модуль пружності другого роду, G=8*1010 Н/м4; Iрполярний момент перерізу, м4; Моб – обертовий момент ( момент внутрішніх сил), Н*м; lдовжина , бурильної колони (ділянки).

Розглянемо бурильну колону як складову бурильного ставу, що складається із привідного двигуна, редуктора, ротора бурового станка, бурильної колони.

Для знаходження кута закручування розрахуємо складові із виразу, використавши для цього основні параметри колони бурильних труб, які були взяті для реальної свердловини приведені в, глибиною 2500 м, що складається із двох частин, верхньої і нижньої (з більшою вагою).

Верхня частина має: зовнішній діаметр бурильної труби, Дв (м); внутрішній діаметр, dв (м); довжина труби lт (м); довжина ділянки Lділ1; маса одиниці довжини труби 33 кг/м. Нижня частина колони має: зовнішній діаметр бурильної труби, Дн (м); внутрішній діаметр, dн (м) ; довжина труби, lтр (м); довжина ділянки Lділ2 (м); маса одиниці довжини труби Модтр (кг/м).

Будемо вважати, що в усталеному врівноваженому режимі буріння обертовий момент (Моб) приблизно дорівнює статичному моменту опору. Свердловина вертикальна, тобто зенітний кут дорівнює нулю, а коефіцієнт в’язкого тертя, .

Полярний момент перерізу для верхньої та нижньої частини колони зайдемо із виразу:

                                          (2)

Кут повороту нижньої частини становитиме:

                                                  (3)

Кут повороту верхньої  частини становитиме:

                                                  (4)

Тоді сумарний момент повороту всієї колони становитиме:

                                                    (5)

Кут закручування бурильної колони визначимо також, користуючись виразом (3):

 ;                                                      (6)

Кут закручування бурильної колони також знайдемо, підставивши необхідні числові значення параметрів в структурну схему імітаційної моделі.

Визначимо коефіцієнти жорсткості верхньої та нижньої частини бурильної колони, при цьому зв’язок між верхньою частиною бурильної колони і валом двигуна приймемо абсолютно жорстким:

 ,                                  (7)

де – lТР1 =12 м, довжина однієї труби.

Для нижньої частини:

                                  (8)

Для верхньої частини:

                                   (9)

Кут повороту нижньої частини становитиме:

                                                   (10)

Кут повороту верхньої  частини становитиме:

                                                    (11)

Тоді сумарний момент повороту всієї колони становитиме:

                                                    (12)

В системі рівнянь, на основі якої була створена імітаційна модель системи, присутні моменти інерції її складових. Значення момента інерції двигуна приймемо із його приведених паспортних даних. Моменти інерції нижньої і верхньої частин бурильної колони знайдемо із виразу :

,                                (13)

де q – маса одиниці довжини труби, кг.

Для нижньої частини:

Сумарний момент інерції нижньої та верхньої частин колони труб визначиться із виразу:

                                             (14)

Приведений момент інерції частин колони бурильних труб до валу двигуна знайдемо:

,                                                (15)

де і=6,3 – коефіцієнт передачі редуктора

Після підстановки отриманих числових даних в структурну імітаційну схему (рис.1) і її реалізації, результати моделювання представлені на рис.2. По вісі ординат відкладені кут закручування бурильної колони в радіанах, обертовий момент в Нм, динамічний момент в Нм, момент в’язкого тертя, а по вісі абсцис, час в секундах.

 

Рис. 1. Імітаційна модель трьохмасової замкнутої системи керування орієнтування бурового снаряду

 

Рис.2. Перехідні процеси замкнутої системи керування орієнтацією бурового снаряду

 

Аналізуючи отримані результати розрахунку кута закручування за виразами (1) і (13) слід відзначити, що вони різняться. Ця різниця становить:

.

Кут закручування, отриманий в результаті моделювання, становить 0,1317 рад і майже співпадає із його розрахунковим значенням за формулою (13). Похибка при цьому становить:

.

Тобто, імітаційна модель адекватна загально визнаним способам розрахунку кута закручування бурильної колони.

Як показало моделювання амплітудні коливання значень обертового моменту, динамічного моменту, кутових швидкостей верхньої та нижньої частин бурильної колони, кута закручування змінюються в різних діапазонах. Оскільки бурильна колона являється структурно-нестійким об’єктом, що вказується і підтверджується осцилограмами, приведеними вище, то приведення системи керування до стійкого стану потребує корекції.

Таку корекцію можна виконати застосувавши введенням ПІД – контролера в основний ланцюг та диференційної ланки в зворотному зв’язку по кутовій швидкості. При цьому, коливання і їх амплітуда зменшуються. Це дозволяє зробити висновок, що кут закручування необхідно визначати після завершення перехідного процесу.

Враховуючи, що розроблена імітаційна модель керування процесом установки бурильної колони дозволяє враховувати зовнішні фактори, як при зупинці, так і в процесі буріння, то можна очікувати, що визначення кута закручування з використанням системи є більш точним.

Висновки:

1. Розроблена імітаційна модель дозволяє враховувати вплив зовнішніх факторів на закручування колони, завдяки інформації датчика кута повороту, що розміщений в її нижній частині, як в усталеному стані, так і при бурінні свердловини. Це забезпечує більш точне визначення кута закручування бурильної колони і установку її в заданому напрямку.

2. Застосування розробленої імітаційної моделі керування процесом установки бурильної колони в заданому напрямку буріння, при роботі в складі автоматизованого комплексу керування бурового станка, дозволить підвищити продуктивність буріння, за рахунок скорочення затрат часу на спуско-підйомні операції, які необхідні при визначенні кута закручування відомими методами.

 

Література

1.     http://www.life-prog.ru/1_995_otsenka-kachestva-imitatsionnoy-modeli.html

2.     Ковшов Г.Н.. Инклинометры (основы теории и проектирования) / Г.Н. Ковшов, Р.И. Алимбеков, А.В. Шибер – Уфа : ГИЛЕМ, 1998. – 380 с.

3.     Ковшов Г.Н., «Приборы контроля пространственной ориентации скважин при бурении» / Ковшов Г.Н. , Коловенртнов Г. Ю - УФА 2001 - 228 с.

4.     Ковшов Г.Н., Ужеловский А.В «Исследование характера зависимости показаний акселерометра от влияния температуры окружающей среды». Г.Н.Ковшов, А.В. Ужеловский- Наукова весна 2013. Збірник наукових праць. Дніпропетровськ 2013

5.     Чиликин М.Г. Теория автоматизированного электропривода / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, А.С. Сандлер - Учеб. Пособие для вузов/ – М.: Энергия, 1979. – 616 с., ил.

6.     Зимин Е.Н. Автоматическое управление электроприводами / Е.Н. Зимин, В.И. Яковлев / Учеб. Пособие для студентов вузов.- М.: Высш.школа, 1979. -318 с.

7.     http://zxshader.narod.ru/index/0-72



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info