СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ОСЦИЛЛЯЦИЙ ПРЕРЫВИСТОГО СКОЛЬЖЕНИЯ В СКВАЖИННОМ ОБОРУДОВАНИИ И УСТРОЙСТВО И ЭЛЕКТРОННЫЙ КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА

1. Способ уменьшения осцилляций прерывистого скольжения в скважинном оборудовании (10) для бурения буровой скважины в толще земных пород, причем
скважинное оборудование (10) содержит буровую колонну (12), содержащую оборудование (11) низа бурильной колонны и верхний конец (14), присоединенный к системе (15) поворотного привода, и контроллер (20) скорости для управления скоростью поворотного привода указанной системы (15) привода,
причем способ содержит операции:
- управления (37) контроллером (20) скорости таким образом, что скорость привода превышает нижнее предельное значения скорости привода при бурении буровой скважины скважинным оборудованием (10), причем нижнее предельное значение скорости привода определено на основании
- моделирования (30) указанного скважинного оборудования (10) посредством эквивалентной расчетной модели для компьютерного моделирования,
- загрузки (32) элементов указанной модели физическими величинами, представляющими начальное состояние указанного скважинного оборудования (10), вызывающего переход указанного оборудования низа бурильной колонны из режима прилипания в режим скольжения,
- имитационного моделирования (33) в указанной загруженной модели перехода, отражающего указанный переход указанного оборудования (11) низа бурильной колонны из режима прилипания в режим скольжения,
- получения (34) значений релаксационных динамических характеристик в указанной модели на основании указанной операции имитационного моделирования (33), и определения скорости поворота под действием привода для оборудования (11) низа бурильной колонны, и
- определения (36), на основании указанных релаксационных динамических характеристик, указанного нижнего предельного значения скорости привода как скорости привода, при которой указанная скорость поворота под действием привода для указанного оборудования (11) низа бурильной колонны равна нулю.
2. Способ по п. 1, в котором указанная операция (33) имитации содержит использование реакции на ступенчатое воздействие от указанной нагруженной модели, отражающей указанный переход оборудования (11) низа бурильной колонны из режима прилипания в режим скольжения.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором контроллером (20) скорости управляют (37) таким образом, что указанная скорость привода во время стационарной работы указанной системы (15) привода низка насколько возможно над указанным нижним предельным значением скорости привода.
4. Способ по п. 1 или 2, в котором указанные физические величины, отражающие указанное начальное состояние указанного скважинного оборудования (10), содержат предварительно закрученную буровую колонну (12) в результате режима прилипания указанного оборудования (11) низа бурильной колонны.
5. Способ по п. 1 или 2, в котором указанное моделирование (30) включает в себя описание фактической земной породы, в которой выполнена буровая скважина, и промывочной жидкости.
6. Способ по п. 1 или 2, в котором указанная модель (30) представляет собой электрическую эквивалентную схему, модель в пространстве состояний или модель динамического моделирования.
7. Способ по п. 1 или 2, в котором указанное определение (36) указанного нижнего предельного значения скорости привода повторено (38) после модификации части указанного скважинного оборудования.
8. Способ по п. 1 или 2, в котором контроллер (20) скорости представляет собой контроллер пропорционально-интегрального типа, выполняющий пропорциональное P регулирование и интегральное I регулирование, причем указанные виды (P и I) регулирования установлены такими, чтобы уменьшать указанное нижнее предельное значение скорости привода при использовании указанной реакции на ступенчатое воздействие и управлении контроллером (20) скорости с применением указанного интегрального регулирования при бурении буровой скважины посредством указанного скважинного оборудования (10).
9. Способ по п. 8, в котором контроллер (20) скорости выполняет дополнительное интегральное регулирование (A1, 49), которое установлено таким, чтобы ускорять успокоение значения скорости оборудования (11) низа бурильной колонны под действием привода при использовании указанной реакции на ступенчатое воздействие и управлении контроллером (20) скорости с применением указанного интегрального регулирования при бурении буровой скважины посредством скважинного оборудования (10).
10. Способ по п. 9, в котором дополнительное интегральное регулирование (A1, 49) установлено пропорциональным коэффициенту жесткости буровой колонны (12), смоделированной в виде работающей на кручение пружины.
11. Способ по п. 8, в котором контроллер (20) скорости выполняет компенсацию инерции (A2; 51), причем компенсация инерции управляет ускорением для скорости привода в системе (15) привода для обеспечения компенсации инерции указанной системы (15) привода при бурении буровой скважины указанным скважинным оборудованием (10).
12. Способ по п. 1 или 2, в котором операции моделирования (31), загрузки (32), имитационного моделирования (33), получения значений (34) и определения (36) выполняют в системе (41) для компьютерного моделирования, выполненной отдельно от указанного скважинного оборудования (10).
13. Устройство (40) для уменьшения осцилляций прерывистого скольжения в скважинном оборудовании (10) для бурения буровой скважины в толще земных пород, причем скважинное оборудование (10) содержит буровую колонну (12), содержащую оборудование (11) низа бурильной колонны и верхний конец (14), присоединенный к системе (15) поворотного привода, и контроллер (20) скорости для подачи эталонного крутящего момента к указанной системе (15) привода, причем контроллер (20) скорости выполнен для управления указанной системой (15) привода таким образом, чтобы указанная скорость привода превышала нижнее предельное значение скорости привода при бурении буровой скважины посредством указанного скважинного оборудования (10),
и дополнительно содержащее систему (41) для компьютерного моделирования, выполненную для
- моделирования (31) указанного скважинного оборудования (10) посредством эквивалентной расчетной модели для компьютерного моделирования,
- загрузки (32) элементов указанной модели физическими величинами, представляющими начальное состояние указанного скважинного оборудования (10), вызывающего переход указанного оборудования (11) низа бурильной колонны из режима прилипания в режим скольжения,
- имитационного моделирования (33) в указанной загруженной модели перехода, отражающей указанный переход указанного оборудования (11) низа бурильной колонны из режима прилипания в режим скольжения,
- получения (34) значений релаксационных динамических характеристик в указанной модели на основании указанной операции имитационного моделирования (33), и определения скорости поворота под действием привода для оборудования (11) низа бурильной колонны, и
- определения (36), на основании указанных релаксационных динамических характеристик, указанного нижнего предельного значения скорости привода как скорости привода, при которой указанная скорость поворота под действием привода для указанного оборудования (11) низа бурильной колонны равна нулю.
14. Устройство (40) по п. 13, в котором указанный контроллер (20) скорости содержит блок-контроллер пропорционально-интегрального типа, выполняющий пропорциональное P регулирование и интегральное I регулирование, и
блок (49) управления, выполняющий дополнительное интегральное регулирование для управления системой (15) привода, чтобы ускорить успокоение скорости под действием привода для указанного оборудования (11) низа бурильной колонны (11) при бурении буровой скважины указанным скважинным оборудованием (10).
15. Устройство (40) по п. 14, в котором контроллер (20) скорости содержит компенсатор (51) инерции, выполненный с возможностью управления ускорением для скорости системы (15) привода для обеспечения компенсации инерции указанной системы (15) привода при бурении буровой скважины посредством скважинного оборудования (10).
16. Устройство (40) по п. 14 или 15, в котором контроллер (20) скорости представляет собой электронный контроллер, выполненный как интегральный контроллер пропорционально-интегрального типа.
17. Электронный контроллер (50) для управления поворотной скоростью привода системы (15) поворотного привода в скважинном оборудовании (10) для бурения буровой скважины в толще земных пород, причем
скважинное оборудование (10) содержит буровую колонну (12), содержащую оборудование (11) низа бурильной колонны и верхний конец (14), соединенный с указанной системой (15) поворотного привода, причем
электронный контроллер содержит устройство (47) ограничения скорости привода с запоминающим устройством, предназначенным для хранения значения нижнего предельного значения скорости привода для указанной скорости привода, полученной посредством способа, в соответствии с любым пп. 1-12.
18. Электронный контроллер (50) по п. 17, содержащий
контроллер пропорционально-интегрального типа, выполняющий пропорциональное P регулирование и интегральное I регулирование для управления указанной системой (15) привода,
и содержащий по меньшей мере блок (49) управления, выполняющий дополнительное интегральное регулирование для управления системой (15) привода, чтобы ускорить успокоение скорости под действием привода для указанного оборудования (11) низа бурильной колонны при входе в режим прилипания из режима скольжения, или
компенсатор (51) инерции, выполненный с возможностью управления ускорением для скорости привода в системе (15) привода для обеспечения компенсации инерции указанной системы (15) привода при бурении буровой скважины посредством скважинного оборудования (10).
19. Электронный контроллер (50) по п. 17 или 18, в котором электронный контроллер выполнен как интегральный контроллер пропорционально-интегрального типа.
20. Скважинное оборудование (10) для бурения буровой скважины в толще земных пород, причем скважинное оборудование (10) содержит буровую колонну (12), содержащую оборудование (11) низа бурильной колонны и верхний конец (14), соединенный с системой (15) поворотного привода, и устройство (40) для управления скоростью поворота привода указанной системы (15) привода в соответствии с любым из пп. 13-16.