Пропонована технологічна схема промивання свердловини наведена на мал.1. Пневматичний насос 1 установлюється в шпарі 2 з таким розрахунком, щоб він був заглиблений під рівень рідини на 10-12 м. Завдяки цьому, створюється гідравлічний підпір на рівні всмоктувального клапана 3, за рахунок якого пневматичний насос заповнюється рідиною. У його верхній частині встановлена напрямна 9 з поплавковим клапаном 10. Останній при заповненні внутрішньої порожнини насосу 1 переміщається по напрямної 9 і перекриває канали 11. Цим запобігає влучення промивної рідини в колону бурильних труб 8 вище пневматичного насосу 1. Оскільки внутрішньо-свердловинне промивання, те для збору видобутого шламу вище колонкової труби 4 установлюється відкрита шламова труба 5. Обертання й осьове навантаження до колонкової труби 4 і породоруйнуючому інструменту 6 передається від бурового верстата (не показаний) через провідну трубу 7, бурильні труби 8, корпус пневматичного насосу 1. Пряма призабійна пульсуюча промивка збуджується в такий спосіб. Стиснене повітря від компресора 12 по манифольді 13 через спеціальний повітророзподільник 14, установлений на поверхні, нагнітальний шланг 15, сальник-вертлюг 16, що веде трубу 7, періодично подається у внутрішню порожнину насосу 1. При цьому рідина витісняється на вибій свердловини 2 через канал 17, нагнітальний клапан 18, колону бурильних труб 8, колонкову трубу 4 і породоруйнуючий інструмент 6. Керування повітророзподільником 14 здійснюється спеціальним приладом 19. Канал 20 служить для з'єднання повітророзподільника 14 із приладом керування 19.
Робочий цикл (мал. 2) заглибного пневматичного насосу складається з періодично повторюваних етапів витиснення промивної рідини й заповнення нею насосної камери. Оскільки на етапі заповнення промивання вибою свердловини відсутнє циркуляція усередині свердловини носить явно виражений пульсуючий характер. Технологічна схема промивання дозволяє непрямим образом візуально контролювати її процес. Це здійснюється у такий спосіб. У момент перекриття поплавковим клапаном 24 каналу 17 (закінчення етапу витиснення промивної рідини з порожнини пневматичного насосу) або каналу 25 (закінчення заповнення порожнини пневматичного насосу) виникають імпульси тиску, які передаються по пневматичній мережі й приводять до коливань стрілки манометра 26, що візуально реєструється на приладі керування 19.
У випадку виникнення аварійної ситуації (прихвати бурового снаряда) нагнітальний шланг 15 відключається від пневматичної мережі й підключається до бурового насоса (не показаний). Промивна рідина через сальник-вертлюг 16, що веде трубу 7, бурильні труби 8, надходить у насосний циліндр 1, відкидає поплавкові клапани 10 й 24. Поплавковий клапан 24 підхоплюється швидкісним потоком рідини й перекриває канал 17. За рахунок тиску рідини на клапан 22, останній відкривається й очисної агент через отвори 23 і нагнітальний клапан 18 надходить на вибій свердловини. Таким чином, здійснюється розмив схопленої частини бурового снаряда. При роботі пневматичного насосу у звичайному режимі клапан 22 не відкривається, оскільки тиск стисненого повітря у насосній камері 1 значно менше, ніж тиск рідини, що буде спостерігатися під час розмиву схопленої частини бурового снаряда.

Рис.1. Технологічна схема пульсуючого промивання свердловини: 1 - пневматичний насос; 2 - шпара; 3 - всмоктувальний клапан; 4 - колонкова труба; 5 - шламова труба; 6 - породоруйнуючий інструмент; 7 - провідна труба; 8 - бурильні труби; 9 - напрямна; 10 - поплавковий клапан; 11, 17, 23, 25 - канали; 12 - компресор; 13 - манифольд; 14 - повітророзподільник; 15 - нагнітальний шланг; 16 - сальник-вертлюг; 18 - нагнітальний клапан; 19 - прилад керування; 20 - канал зв'язку; 21 - пружина; 22 - клапан; 24 - поплавковий клапан

Рис. 2. Робочий цикл пневматичного насосу
Рис. 3. Переміщення частки шламу
Не дивлячись на очевидність позитивних сторін використання пульсуючої промивки, на сьогоднішній день вона ще не знайшла застосування на практиці. Причиною тому стала складність розрахунку й проектування режимних параметрів процесу промивки.
Методика розрахунку режимних параметрів існує. Вона розділяє весь цикл промивання свердловини по основних етапах роботи пульсаційного насоса, описуючи кожний з етапів системою диференціальних рівнянь кінетичної енергії рідини. Таким чином, у даній методиці прорахунку реалізується відомий закон зміни кінетичної енергії матеріальної системи. Рішення диференціальних рівнянь дозволяє досліджувати й прогнозувати інтенсивність процесів, що протікають на кожному з етапів, а отже й усього циклу в цілому. Однак, пропонований спосіб промивання відрізняється великою чутливістю до змін параметрів системи (режим плину рідини, глибина свердловини, рівень рідини у свердловині й т.д.), у якій він застосований. Це приводить до необхідності численних повторень математичних розрахунків, що вимагають досить високої точності. Великі обсяги математичних обчислень вимагають значних тимчасових витрат, що робить не вигідним застосування внутрішньої пульсуючої промивки на практиці. Оперативність розрахунків покликана забезпечити повна їхня автоматизація.

Ця магістерська робота спрямована на автоматизацію прорахунку й аналізу режимних параметрів системи внутрішньої пульсуючої промивки.
Метою роботи є спрощення організації процесу проектування бурових робіт таким чином, щоб інженер, що займається даним питанням, міг виконати свою роботу з максимальною вірогідністю й точністю в мінімальний термін. Для цього розроблений спеціальний програмний продукт, покликаний відгородити технолога від складних математичних рішень на етапі проектування майбутньої системи промивки і її режимних параметрів. Автоматизація розрахунків дозволить істотно скоротити витрати часу, давши можливість інженерові більш точно й детально зайнятися технологічними питаннями майбутніх робіт.
У завдання програмного продукту будуть входити: проведення всіх необхідних розрахунків системи із зазначеним ступенем точності. Програма повинна проводити чіткий аналіз результатів виконаних обчислень, надавати по них повний і наочний звіт у паперовому й електронному вигляді. Крім того, проектувальникові буде надане наочне графічне відображення змін досліджуваних технологічних параметрів, а ще будуть зроблені виводи за результатами аналізу й певні рекомендації з оптимізації режимних параметрів роботи системи в цілому. Програмний продукт повинен бути досить гнучким відносно різних варіантів реалізації схеми промивання, умов її застосування і у відношенні використовуваних для промивання рідин.

У якості середовища програмування, для реалізації зазначеного програмного продукту, був обраний Visual Basic. Такий вибір пояснюється тим, що це середовище програмування дозволяє досить швидко й легко створити зручний і наочний користувальницький графічний інтерфейс: конструювати екранні форми, елементи управління й т.д. Додатки для Windows в Visual Basic створюються зручно й швидко. Крім того, їхній зовнішній вигляд звичний для користувачів Windows. Зручність конструювання графічних компонентів майбутнього продукту дозволяє приділити більше часу точності й коректності проведеного аналізу, що і є основним пріоритетом у роботі над даним проектом.
Робота програмного продукту, створюваного в Visual Basic, заснована на блоковій структурі і являє собою певну варіативну комбінацію виконання підпрограм і модулів. Таким чином, кожен графічний елемент є програмним блоком, що має свої властивості, пріоритет і певні завдання, зазначені програмістом.
Visual Basic був створений таким чином, щоб бути простим у вивченні й використанні. Мова не тільки дозволяє програмістам легко створювати прості GUI додатка, але й гнучкий при розробці досить складних додатків. Програмування в Visual Basic (VB) припускає комбінування й розміщення візуальних елементів й елементів керування формами, а так само вказівка їхніх властивостей і дій, і написання додаткових рядків програмного коду для забезпечення більшої функціональності
Оскільки властивості й дії компонентів визначені за замовчуванням, найпростіші програми можуть бути створені без необхідності написання багато-строкового програмного коду. Ранні версії продукту мали ряд проблем при експлуатації, але наявність власного коду компіляції, а так само зростання потужностей комп'ютерів зробили ці недоліки несуттєвими. Компіляція програм в Visual Basic (VB) стала можливої, починаючи з п'ятої версії. Але дотепер для їхньої нормальної роботи необхідна наявність динамічної бібліотеки розміром близько 2 Мб. В Windows 2000 і більше пізніх його версіях створення бібліотеки визначене за замовчуванням, але й у попередніх версіях бібліотека повинна була поширюватися разом з програмою, що. Форми в проекті створюються шляхом вибору й перетаскування методів. Інструменти, у вигляді яких виступають текстові поля, кнопки й т.д., використаються як місцеві елементи контролю форми (робітника вікна). Контрольні елементи містять ряд атрибутів подій, пов'язаних з ними. Всі вони мають значення за замовчуванням, які можуть бути змінені програмістом. Багато значень зазначених атрибутів можуть змінювати своє значення в ході виконання програми, залежно від дій користувача або інших супровідних змін. Так забезпечується динаміка додатків. Приміром, можна вставити у форму програмний код, змінити розташування контрольних елементів і т.д. Помістивши код в оброблювач подій для випадку натискання клавіші в текстовому вікні, можна домогтися перекладу або зміни центрування тексту під час його уведення. В Visual Basic можна створювати виконують файли, що (файли з розширенням EXE), а так само файли контролю Active й DLL, вони, у першу чергу, використаються для розробки Windows додатків й інтерфейсів інтерактивних систем баз даних. Діалогове вікно з обмеженою функціональністю (наприклад, немає можливості максі-/мінімізувати елемент контролю) може бути використане для одержання ефекту спливаючих можливостей. Елементи контролю відповідають за базову функціональність додатків, коли програміст вставляє додаткову логіку в оброблювач подій. Наприклад, що розкривається комбіноване поле буде автоматично відображати список й, разом з тим, дозволить вибрати користувачеві будь-який елемент. Оброблювач події викликається при виборі певного пункту. Після чого, обраний елемент може реалізовувати додатковий програмний код, створений програмістом для виконання деяких дій, на підставі яких елемент був обраний, таких, наприклад, як заповнення суміжного списку. Крім того, компоненти Visual Basic можуть не мати користувальницького інтерфейсу й замість організовувати елементи Active для інших програм за допомогою Component Object Model (COM). Це уможливлює їхню серверну обробку або додавання як модулі. Мова накопичує викликувані елементи й веде їхній облік, крім того, він містить більшу бібліотеку корисних об'єктів і має базове об'ктно-ориєнтований супровід
Оскільки більшість компонентів використаються в шаблоні проекту за замовчуванням, програміст рідко має потребу в додаткових бібліотеках. На відміну від багатьох інших мов програмування, Visual Basic, як правило, не приймається в розрахунок, хоча він і може трансформувати ключові слова під стандартну форму конфігурації й, при необхідності, імена змінних будуть відповідати використовуваній символьній таблиці запису. Крім того, можливе порівняння рядків, з урахуванням регістра за замовчуванням, але, при необхідності, рядки можуть бути до цього нечутливі.
У рамках магістерської роботи, створення програмного продукту проходило у два етапи: реалізація математичної розрахункової бази; розробка графічного інтерфейсу й супроводу програмних розрахунків.
Реалізація математичної бази:
Насамперед, були виділені два основних варіанти організації пульсуючої промивки усередині свердловини:
а) із заглибним розподільником повітря (пульсаціонний насос занурений у свердловину нижче рівня рідини);
б) з поверхневим розподільником повітря (пульсуючийй насос розташований біля устя свердловини).
Для кожного з цих варіантів розглядається два випадки:
а) рівень рідини в свердловині нерухомий;
б) рівень рідини в свердловині рухливий.
Далі, за відомою методикою математичного розрахунку, для кожного із цих чотирьох варіантів був створений програмний блок у вигляді окремої процедури, що запускається з основної програми. Спрощені блок-схеми для кожного із цих етапів запропоновані нижче.
Далі був створений ряд програмних блоків, відповідальних за допоміжні та супутні загальному аналізу розрахунки, таких як обчислення еквівалентного діаметру часток породи на вибої свердловини й визначення їх загального процентного співвідношення.

Використані джерела

Вгору