Геннадий Блинов - Покорители земных недр
В ряде промышленно развитых стран созданы и успешно функционируют мощные электронно-вычислительные центры (ЭВЦ), контролирующие и направляющие повседневную работу наиболее крупных буровых установок. Багаж (или, как сейчас говорят, — «банк») знаний ЭВМ в таких центрах велик и разносторонен. В электронную память введены и постоянно пополняются сведения из различных сфер бурового процесса: теоретические основы разрушения пород и режимы бурения, встречаемые геологические разрезы и характер всевозможных осложнений в скважинах, применяемые методы аварийных работ и многое, многое другое.
Оперативная информация, поступающая в вычислительные центры с действующих буровых установок, обрабатывается опытными, высококвалифицированными специалистами и вводится в ЭВМ. После многовариантного анализа ЭВМ выдает оптимальные технологические рекомендации либо указывает на способы разрешения той или иной проблемы. ЭВМ выбирает циклы бурения на самых выгодных режимах с максимальным учетом прошлого опыта. На любое отклонение машина немедленно реагирует практическим советом.
Правда, система связи отдаленной буровой с крупным вычислительным центром еще сложна и громоздка. Зачастую связь приходится осуществлять с помощью искусственных спутников Земли и через обширную систему наземных радио- и телефонных передаточных станций. К примеру, канадские буровики с острова Ричарда (близ Аляски) передают оперативную информацию на материк специальным службам. Суммарная протяженность трассы при этом превышает 4000 км и в приеме-передаче принимают участие шесть-семь промежуточных станций.
Однако огромные затраты по содержанию ЭВЦ и спутниковой системы связи в конечном счете окупаются, причем чем совершеннее и «грамотнее» (а значит, и дороже) аппаратура, тем выше получаемый экономический эффект. Достаточно сказать, что при работе буровых под оперативным контролем вычислительных центров стоимость каждой скважины сокращается, как минимум, на четверть, а получаемая при этом экономия выражается шести-семизначными цифрами.
Не удивительно, что проходка скважин традиционными способами — без приборов и ЭВМ — рассматривается сейчас как бурение «вслепую», а необходимость компьютеризации обучения будущих специалистов-буровиков — это насущная задача и для нашей профессии.
Представьте: на контрольно-диспетчерском пункте, расположенном в десятках километров от скважины, оператор по телевизионным экранам следит за процессом работы автоматической буровой. Он видит показатели приборов, фиксирует любые изменения и отклонения, при необходимости советуется с ЭВМ, определяет и передает уточненные команды. А люди? Бурильщики на таких установках не будут целыми сменами простаивать у рычагов. Они будут выезжать (либо вылетать) на объект только для профилактических осмотров и для ликвидации отдельных неполадок.
Получается, что чуть ли не завтра бурильщик наденет белый халат и сядет в уютное кресло перед пультом со множеством кнопок. А где-то там на буровой многорукие автоматы опускают в скважину на гибком шланге-кабеле лазерный или плазменный буровой наконечник. Все параметры заблаговременно рассчитаны, бурение идет, при желании можно включить «автопилот»…
Вероятно, когда-нибудь так оно и будет, но, пожалуй, еще не скоро. А бурильщику до уютного кресла еще далеко. Это место пока что занимает диспетчер-оператор, который видит на экранах не роботов-манипуляторов, а все тех же незаменимых бурильщиков в брезентовых робах, в защитных касках. Пока что все рукоятки и рычаги управления остаются в руках у бурильщика.
Необходимо учитывать и еще одно важное обстоятельство: темпы развития науки и техники в различных отраслях промышленности далеко не одинаковы. Одни отрасли прогрессируют чуть ли не скачкообразно — то и дело новое открытие, изобретение; другие развиваются плавно и незаметно — на те или иные усовершенствования уходят годы.
В буровом деле наиболее передовыми и прогрессивными отраслями являются сверхглубокое и нефтяное (в первую очередь океаническое) бурение. Именно для этих видов бурения уже созданы вычислительные центры и радио-телевизионно-спутниковые системы связи, для них разрабатываются новые способы проходки и предлагаются ультрасовременные конструкции буровых снарядов. Именно здесь в первую очередь будут смонтированы автоматические установки и буровик сядет в кресло за пультом.
Каждая установка глубинного бурения — это очень солидное промышленное предприятие, однако общее количество таких предприятий не так уж и велико, а суммарная численность персонала, обслуживающего подобные установки, ничтожно мала в сравнении с огромной армией остальных бурильщиков.
Что же касается прочих видов буровых работ, в том числе и наиболее распространенного поисково-разведочного бурения, то и они тоже развиваются — успешно и неуклонно, хотя и более медленными темпами. В геологоразведочной отрасли нашей страны, где реализуется наибольший объем бурения,[10] создание и внедрение системы оптимизации и автоматизации при бурении скважин и управлении буровыми работами являются одним из основных направлений научно-технического прогресса. Уже действуют системы автоматизированного управления процессом бурения на базе отечественных микроЭВМ, телеконтроля и робототехники.
Два примера.
Комплекс диспетчерского телеконтроля в ряде геологоразведочных партий обеспечивает оперативный контроль за ходом буровых работ, выполняемых на различных участках. Комплекс демонстрировался на выставке «ГЕОЭКСПО-84».
Получивший название «Узбекистан-2»[11] робот-бурильщик является автоматической системой оперативного управления роторным и турбинным бурением на оптимальных режимах. Робот автоматически выбирает наиболее эффективную нагрузку на буровое долото и затем поддерживает ее в течение им же установленного оптимального времени работы этого долота па забое. Одновременно в автоматическом режиме ведется сбор технологической информации о процессе бурения.
Сейчас еще трудно себе представить, а тем более увидеть бурильщика, который, заступая на вахту, надевает белоснежный халат. Но уже возможно! И как раз на установке «Узбекистан-2», которую журналисты по аналогии с понятием «автопилот» оперативно назвали «автобурильщиком». Его можно увидеть на одном из месторождений Средней Азии, где ведется разведка новых кладовых топлива.
После того как закопчены подготовительные к бурению операции (спущена в скважину бурильная колонна и включено вращение ротора), которые бурильщик выполняет непосредственно у бурового станка, он переодевается из рабочей спецовки в белый халат и занимает место за пультом в кабине, расположенной вне буровой вышки. Процесс бурения ведет автомат, а бурильщик, сидя за пультом, внимательно наблюдает за показаниями приборов и световыми сигналами. Рукоятка же тормоза, которую раньше практически не выпускал из рук бурильщик, здесь крепко зажата «автоматической рукой» — специальным устройством, которое регулирует подачу бурового инструмента на забой.
Но вот на пульте зажигается табло «Внимание». Система анализирует геолого-техническую ситуацию в скважине и через полминуты выдает решение — «Подъем». Причина — износ долота, установленный на основе объективных научных данных, а несубъективных ощущениях и интуиции бурильщика.
Максимальная скорость бурения, снижение стоимости проходки скважины, освобождение «автобурильщиком» бурильщика-человека от напряженного труда — вот главные преимущества работы установки «Узбекистан-2» по сравнению с традиционными методами бурения. По сообщениям газет, промышленность приступила к серийному выпуску этой системы.
Непрерывно работают над совершенствованием буровой техники и технологии геологоразведочного бурения скважин специалисты бурового дела; среди них ученые, инженеры, конструкторы, мастера. Все меньше и меньше остается тяжелого ручного труда на буровых. Эти операции передаются оригинальным устройствам и механизмам, полуавтоматам и автоматам.
Специальному конструкторскому бюро по автоматизации бурения, находящемуся в Ленинграде, удалось автоматизировать самую тяжелую и трудоемкую операцию при бурении — спуск и подъем бурильной колонны с одновременной ее сборкой (разборкой) из отдельных бурильных труб и свечей (рис. 42). Механизм заменяет верхового рабочего, который направляет бурильную трубу при спуско-подъемных операциях, находясь на площадке, расположенной в верхней части буровой вышки или мачты. Здесь, наверху, особенно трудно было работать: и снег, и дождь, и ветер…
Рис. 42. Автоматизированная буровая установка для бурения на нефть и газ.
А что представляет собой буровая установка ближайшего будущего для бурения на твердые полезные ископаемые? Для примера возьмем новые установки типа УКБ-АГ, которыми в предстоящие годы намечено переоснастить геологоразведочные партии и экспедиции Министерства геологии СССР. Буквы в названии расшифровываются как установка колонкового бурения автоматизированная и гидрофицированная. Установки создают конструкторы, технологи и дизайнеры Всесоюзного научно-исследовательского института методики и техники разведки и Специального конструкторского бюро Мингео СССР. Установки уже существуют в чертежах и в виде опытных образцов. В них много оригинальных технических решений. Это видно уже по внешнему облику: нет привычных для глаза геологоразведчика контуров вышки (или мачты) — этой сложной в монтаже и перевозке части буровой установки. Ее функции заменил безвышечный подъем бурового инструмента из скважин с помощью гидравлической системы.
