Отже, при турбінному бурінні керуючими впливами слід взяти осьове навантаження на долото і витрату промивальної рідини. Швидкість обертання долота знаходиться в функціональній залежності від цих величин, яка має на практиці ймовірнісний характер.

Ідея переносу електродвигуна на вибій свердловини вперше була здійснена в 1947-1950рр. На нафтових промислах Башкирії і Азербайджану. З 1952р. в цих районах почалось дослідно-промислова їх експлуатація.

В подальшому на промислах України, Куйбишевської області і Туркменії були створені цехи електробуріння, що дало можливість досягти високих техніко-економічних показників буріння.

Сучасний серійний двигун електробура є асинхронною машиною високої напруги [6]. Подача електроенергії від джерела струму до електробура здійснюється за допомогою шлангового кабелю, який складається із окремих секцій, що автоматично з’єднуються в електричне коло при зборці колони бурильних труб.

Оскільки асинхронний двигун має жорстку механічну характеристику, то швидкість обертання електробура можна змінювати незалежно від осьового навантаження на долото і величини витрати промивальної рідини в межах від 70 до 700 об/хв.

Отже, при бурінні свердловин електробуром для керуючих впливів і відсутні обмеження, які обумовлені глибиною свердловини.

Таким чином, електробуріння, з точки зору управління процесом буріння, подібне роторному, зберігаючи в той же час всі переваги турбінного буріння. Особливо перспективним є електробуріння з керованим частотним приводом. Крім того електробуріння з керованою швидкістю обертання особливо цінне для дослідження закономірностей, які притаманні процесу буріння свердловин, оскільки є можливість контролю і зміни режимних параметрів в широких межах, що важливо при створенні емпіричних моделей.

Основним недоліком електробуріння є висока аварійність струмопідводу і значні гідравлічні втрати в трубах, які створюються шланговим кабелем і ці втрати ростуть з глибиною свердловини.

Потрібно відзначити, що із збільшенням глибини свердловини ефективність турбінного буріння в порівнянні з роторним падає. Таке зниження ефективності пояснюється інтенсивнішим зносом озброєння шарошкового долота, що викликані підвищеною швидкістю обертання і, як наслідок, збільшується вага спуско-підіймальних операцій в загальному балансі часу буріння. У вдосконаленій конструкції турбобурів з обертовим корпусом і гідравлічним гальмуванням є можливість в певній мірі знизити розрив в проходках на долото при турбінному і роторному бурінні шляхом збільшення моменту на роторі і пониження швидкості його обертання. При використанні електробура з керованим частотним приводом можна отримати такі ж проходки на долото, що і при роторному бурінні, але зі значним збільшенням швидкості буріння, що пояснюється вищим коефіцієнтом корисної дії електробуріння в порівняні з роторним.

характерною особливістю бурового процесу є те, що на теперішній час відсутні серійні прилади для вимірювання режимних параметрів безпосередньо на вибої свердловини (що в значній степені і обумовлює унікальність процесу проходки свердловини). Це приводить до необхідності використовувати природні канали зв’язку (колона бурильних труб, стовп промивальної рідини) і оцінювати режимні параметри за показами наземних приладів.

Дослідження проведені автором роботи [7] показали, що природні канали зв’язку породжують адитивні шуми, які в загальному випадку є нестаціонарними.

При записі осьового навантаження на долото можна виявити нестаціонарність випадкового процесу за математичним очікуванням, дисперсією і інтервалом кореляції як за глибиною свердловини так і в межах одного довбання. Проте завжди є можливість виявити ділянки запису осьового навантаження на долото, де функція є стаціонарним випадковим процесом, який володіє властивостями ергодичності [7].

При ручній подачі долота дисперсія може досягати значень порядку, , а при автоматичній подачі – порядку .

Аналіз записів на діаграмній стрічці показує, що при роторному і електробурінні величина швидкості обертання долота має незначну дисперсію і її значення обумовлене в основному похибками вимірювання і зміною умов роботи долота на вибою свердловини, а також тертям колони об стінки свердловини (роторне буріння).

Статистичні властивості витрати промивальної рідини характеризуються нормованою кореляційною функцією.

,

де коефіцієнти і за даними авторів роботи 7 мають такі значення

Із аналізу статистичних властивостей керуючих впливів випливає, що найбільш динамічний режимний параметр – осьове навантаження на долото; інші режимні параметри і при нормальних умовах буріння змінюється значно повільніше, але в передаварійних ситуаціях (заклинювання опор шарошок долота) зміна швидкості обертання (і відповідно момент на долоті) за динамічністю може наближатися до осьового навантаження на долото.

До показників, які характеризують стан керованого об’єкта, відносяться проходка на долото і стан озброєння долота та опор шарошок.

Прямому вимірюванню (спостереженню) доступна лише проходка на долото. Про стан озброєння долота і опор шарошок можна судити лише опосередковано за механічною швидкістю буріння та моментом на долоті.

Ефективність процесу буріння оцінюють за механічною швидкістю буріння

, (1.1)

часом буріння tб, та проходкою на долото .

Вартість метра проходки свердловини

, (1.2)

де – вартість години роботи бурової установки;

– час на спуско-підіймальні операції;

– вартість долота

, (1.3)

утворюють групу техніко-економічних показників процесу буріння свердловин.

Проходка на долото оцінюється за переміщенням верхнього кінця колони бурильних труб. Тобто бурильна колона є каналом, по якому поступає інформація від вибою свердловини на поверхню. Внаслідок дії на колону таких факторів, як осьова сила розтягу під дією власної ваги колони бурильних труб, осьова сила тиску нижньої частини колони бурильних труб при створенні навантаження на долото, підйомна сила промивальної рідини, дія на колону температури свердловини, навантаження від дії відцентрових сил при обертанні колони, розтягуюче навантаження при прокачуванні промивальної рідини, сили від дії тертя колони в свердловині, сили згину в нахилених свердловинах та динамічні сили, що обумовлені інерційністю колони, дійсне переміщення долота на вибої свердловини вимірюють з певною похибкою, яку можна трактувати як адитивний шум :

. (1.4)

1.1.2 Способи