Способи управління процесом буріння можна розділити на ручний, автоматичний, оптимальний і адаптивний.

При ручному способі управління процесом буріння керує бурильник, спираючись на технологічний регламент, а також на здобутий досвід і інструкції.

Автоматичний спосіб управління процесом буріння передбачає, як правило, стабілізацію одного з режимних параметрів осьового навантаження на долото. Одним із перших пристроїв подачі долота був автомат ХЕМЗ Харківського електромеханічного заводу, перші зразки якого були впроваджені у виробництво у 1936 році. Він був створений на базі системи генератор- двигун.

Починаючи з 1940 року на промислах використовувався удосконалений тип автоматичного регулятора регулятор буровий автоматичний типу БАР. Його призначення було стабілізація струму двигуна електробура при електробурінні і заданого навантаження на долото при роторному і турбінному бурінні.

В 1959 році Львівським політехнічним інститутом, був запропонований регулятор подачі долота електричний РПДЕ. Автоматичні регулятори РПДЕ підтримують задане значення осьового навантаження на долото при роторному і турбінному способах буріння. Регулятор забезпечує роботу долота в двох режимах підтримання заданої величини осьового навантаження на долото за вагою інструмента підтримання заданої швидкості подачі або підйому інструмента.

Більшість регуляторів подачі долота проходили випробування і застосовувались для буріння експлуатаційних свердловин на нафтових родовищах Прикарпаття.

Таким чином, автоматичне управління процесом буріння дає можливість в автоматичному режимі підтримувати задане осьове навантаження на долото, що значно полегшує працю бурильника, але при цьому не вирішується питання оптимізації процесу буріння.

Під оптимізацією буріння слід розуміти сукупність математичних методів, які дають можливість вибрати найкраще рішення із множини доступних варіантів проводки свердловини при заданих технічних, технологічних і економічних обмеженнях на процес буріння. Реалізацію конкретних алгоритмів на промисловому об’єкті (буровій установці) будемо називати оптимальним управлінням.

Провідні нафтодобувні компанії світу надають велике значення моніторингу процесу буріння. З цією метою застосовують навіть такі дорогі канали зв’язку як супутникові.

Найбільше число публікацій присвячене вибору режимно-технологічних параметрів осьового навантаження на долото, швидкості його обертання та розрахунку гідравлічної програми.

В практиці буріння та в науковій літературі закріпилась точка зору, що технологічні процеси поглиблення і промивки свердловин хоча протікають одночасно і впливають один на другого, все ж мають певну самостійність і режими промивки свердловин проектують самостійно.

Питання оптимізації процесу промивки свердловин детально розглянуті в монографії 8, де автори наводять методику та алгоритми розрахунку рецептури, витрати бурового розчину та управління промивкою в процесі свердловин.

Характерною особливістю методів розрахунку режимних параметрів процесу буріння на стадії проектування будівництва свердловини є те, що процес буріння розглядається як детермінований.

Проте в дійсності технологічні процеси буріння свердловини є такими, що розвивається в часі з глибиною свердловини змінюються фізико-механічні властивості порід, умови буріння (зростає температура, гідростатичний тиск та ін.) інформація про технологічні параметри на вибої свердловини поширюється, як правило, через бурильну колону, а це приводить до зниження точності вимірювань і сильної зашумленості результатів вимірювань. Все це викликає відхилення (часто значне) дійсних режимів буріння від розрахункових.

Необхідність врахування змін умов буріння, не тільки з глибиною свердловини, але й при переході від однієї свердловини до іншої, дало поштовх до розвитку оперативного способу оптимального управління.

Методи оперативної оптимізації допускають, що відомі тип бурової вишки, конструкція свердловини, спосіб буріння, бурове обладнання для здійснення технологічного процесу буріння і необхідно лише визначити осьове навантаження на долото, швидкість його обертання та витрату бурового розчину.

Для вирішення цієї задачі процес буріння, як об’єкт управління, необхідно формалізувати, тобто отримати математичну модель процесу, в структуру якої повинні входити критерій оптимальності, закон руху керованого об’єкту (математична модель процесу буріння) разом з граничними умовами і обмеження на керуючі впливи. В залежності від повноти врахування змін умов буріння і наявності шумів в каналі вимірювань застосовують математичні моделі процесу буріння двох типів детерміновані і стохастичні. Звідси і два методи у вирішенні задач оперативного управління детерміновані і стохастичні.

В теоретичному відношенні перший метод найгрунтовніше досліджений, йому присвячена велика кількість публікацій і монографій.

Увага дослідників до питання “раціонального” відпрацювання доліт свідчить про те, що на ефективність процесу буріння впливають не лише оптимальний вибір режимних параметрів і але й вибір часу буріння. Тому в подальших дослідженнях задача оперативної оптимізації ставиться ширше виходячи із вибраного критерію оптимальності і математичної моделі процесу поглиблення свердловини визначити оптимальні значення осьового навантаження на долото та швидкості його обертання, добившись при цьому раціонального відпрацювання долота на вибої свердловини. Поставлену задачу розв’язували двома способами.

У відповідності з першим способом допускали, що осьове навантаження на долото та швидкість його обертання є постійними на протязі одного довбання. При цьому не брались до уваги обмеження на величини і . Разом з критерієм оптимальності використовувався закон зміни механічної швидкості буріння, який, як правило, приймався як емпірична залежність, що отримана для даного регіону.

Американські дослідники Галі Е.М. і Вурдс Н.В. вперше запропонували процес поглиблення свердловини описувати в просторі станів, координатними змінними якого є проходка на долото, знос озброєння долота і знос його опори(у відносних одиницях) і на базі такого опису сформулювали і розв’язали задачу визначення оптимальних керуючих впливів як функцій часу для роторного буріння. Потім в 9 ця методика без суттєвих змін була застосована для турбінного буріння.

В обох випадках керуючі впливи визначались шляхом розв’язку варіаційної задачі Лагранжа з термінальним критерієм якості (вартості метра проходки свердловини) без врахування обмеження на керуючі впливи.

Процесу заглиблення свердловини, як і будь-якому фізичному процесу, притаманні обмеження, які накладаються на його