The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования являются буровые растворы на водной, нефтяной и синтетической основах, а также измерительные системы, включающие сенсорные модули, программно-аппаратные комплексы и алгоритмы обработки данных. Особое внимание уделено созданию систем, способных точно определять пластическую вязкость, динамическое напряжение сдвига, водоотдачу и содержание песка при высоких температурах и давлениях, характерных для условий бурения нефтегазовых скважин.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны – су, мұнай және синтетикалық негіздегі бұрғылау ерітінділері, сондай-ақ сенсорлық модульдер, бағдарламалық-аппараттық кешендер және деректерді өңдеу алгоритмдерін қамтитын өлшеу жүйелері болып табылады. Арнайы назар жоғары температура мен қысым жағдайларында, мұнай-газ ұңғымаларын бұрғылауға тән, пластикалық тұтқырлықты, динамикалық ығысу кернеуін, су беру қабілетін және құм құрамын дәл анықтай алатын жүйелерді жасауға аударылды.

Aim of work (in Russian) : Целью работы являлось создание научно обоснованных методов и технических решений, обеспечивающих автоматизированный, высокоточный и устойчивый контроль параметров буровых растворов. Задачи включали разработку усовершенствованной методики определения реологических характеристик с использованием воронки Марша, построение математической модели течения неньютоновских жидкостей, создание сенсорных систем для измерения физических параметров и интеграцию всех компонентов в интеллектуальную платформу мониторинга и управления.

Aim of work (in Kazakh) : Жұмыстың мақсаты – бұрғылау ерітінділерінің параметрлерін автоматтандырылған, жоғары дәлдікпен және тұрақты бақылауды қамтамасыз ететін ғылыми негізделген әдістер мен техникалық шешімдерді жасау болды. Міндеттер қатарына Марш воронкасын пайдалана отырып, реологиялық қасиеттерді анықтаудың жетілдірілген әдістемесін әзірлеу, ньютондық емес сұйықтықтардың ағысын сипаттайтын математикалық модель құру, физикалық параметрлерді өлшеуге арналған сенсорлық жүйелерді жасау және барлық құрамдас бөліктерді интеллектуалды мониторинг пен басқару платформасына біріктіру кірді.

Методы исследования (на русском) : В ходе исследований использовались теоретические, экспериментальные и вычислительные методы. Теоретическая часть включала анализ закономерностей течения неньютоновских жидкостей и применение моделей Оствальда-де Ваеле и Хершеля–Балкли для описания поведения буровых растворов. Были решены системы уравнений, связывающих время истечения жидкости из воронки Марша с ее реологическими свойствами. Экспериментальная часть включала лабораторные испытания буровых растворов различного состава при температурах до 150 °C и давлениях до 100 бар. Для измерений применялись микрофлюидные, оптические, ультразвуковые и МЭМС-сенсоры, объединенные в многоканальные системы. Обработка и калибровка данных осуществлялись с использованием нейронных сетей типа LSTM и алгоритмов машинного обучения, что обеспечило прогнозирование изменения параметров раствора с высокой точностью.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу барысында теориялық, эксперименттік және есептеу әдістері қолданылды. Теориялық бөлімде ньютондық емес сұйықтықтардың ағысының заңдылықтары талданып, бұрғылау ерітінділерінің мінез-құлқын сипаттау үшін Оствальд-де Ваэле және Хершель–Балкли модельдері қолданылды. Марш воронкасынан сұйықтықтың ағып шығу уақыты мен оның реологиялық қасиеттерін байланыстыратын теңдеулер жүйесі шешілді. Эксперименттік бөлімде әртүрлі құрамдағы бұрғылау ерітінділерінің 150 °C дейінгі температурада және 100 барға дейінгі қысымда зертханалық сынақтары жүргізілді. Өлшеулер үшін көпарналы жүйелерге біріктірілген микрофлюидтік, оптикалық, ультрадыбыстық және МЭМС сенсорлары қолданылды. Деректерді өңдеу және калибрлеу LSTM типті нейрондық желілер мен машиналық оқыту алгоритмдерін пайдалану арқылы жүзеге асырылып, ерітіндінің параметрлерінің өзгеруін жоғары дәлдікпен болжауға мүмкіндік берді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Разработана усовершенствованная методика определения пластической вязкости и динамического напряжения сдвига по данным воронки Марша, позволяющая рассчитывать параметры на основе времени истечения двух различных объемов жидкости. Математическая модель истечения неньютоновской жидкости уточнена с учетом геометрии прибора и физико-химических свойств раствора. Создана система автоматического измерения параметров бурового раствора, включающая сеть датчиков давления, температуры, расхода и pH, а также электронный модуль управления. Разработан программно-аппаратный комплекс для непрерывного мониторинга реологических свойств раствора, интегрированный с системой управления бурением по протоколу OPC UA, что позволило автоматически регулировать параметры раствора при изменении его состава. Новизна работы заключается в сочетании сенсорных технологий, искусственного интеллекта и микрофлюидных методов измерения, что позволило создать интеллектуальную систему реометрического анализа в реальном времени. Дополнительно разработана система для автоматического измерения содержания песка в растворе на основе ультразвуковых датчиков, исключающая влияние человеческого фактора.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Марш воронкасынан алынған мәліметтер негізінде пластикалық тұтқырлық пен динамикалық ығысу кернеуін анықтаудың жетілдірілген әдістемесі әзірленді, ол екі түрлі көлемдегі сұйықтықтың ағып шығу уақытын ескере отырып параметрлерді есептеуге мүмкіндік береді. Ньютондық емес сұйықтықтың ағысын сипаттайтын математикалық модель құралдың геометриясы мен ерітіндінің физико-химиялық қасиеттерін ескере отырып нақтылады. Қысым, температура, ағыны және pH көрсеткіштерін өлшейтін датчиктер желісінен және электрондық басқару модулінен тұратын бұрғылау ерітіндісінің параметрлерін автоматты түрде өлшейтін жүйе жасалды. OPC UA протоколы арқылы бұрғылау басқару жүйесіне біріктірілген ерітіндінің реологиялық қасиеттерін үздіксіз бақылауға арналған бағдарламалық-аппараттық кешен әзірленді, бұл ерітінді құрамының өзгеруіне байланысты оның параметрлерін автоматты түрде реттеуге мүмкіндік берді. Жұмыстың жаңалығы – сенсорлық технологиялар, жасанды интеллект және микрофлюидтік өлшеу әдістерін біріктіру арқылы нақты уақытта интеллектуалды реометрлік талдау жүйесін жасау. Сонымен қатар, адам факторын болдырмайтын ультрадыбыстық датчиктерге негізделген ерітіндідегі құм мөлшерін автоматты түрде анықтау жүйесі әзірленді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработанные системы обеспечивают точность измерений до ±0,01 г/см³ по плотности, ±0,2 сП по пластической вязкости, ±0,1 Па по напряжению сдвига и ±0,1 % при определении содержания песка. Среднее время отклика не превышает 1 секунды, а воспроизводимость данных достигает 99,9 %. Полевые испытания подтвердили устойчивость работы оборудования при температурах до 100 °C и давлениях до 20 МПа, а долговечность сенсоров составила более 500 часов непрерывной работы без потери точности. Энергопотребление комплекса оптимизировано за счет модульной архитектуры и интеллектуальных алгоритмов управления.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Әзірленген жүйелер тығыздықты өлшеуде ±0,01 г/см³, пластикалық тұтқырлықты өлшеуде ±0,2 сП, ығысу кернеуінде ±0,1 Па және құм құрамын анықтауда ±0,1 % дәлдікті қамтамасыз етеді. Орташа жауап беру уақыты 1 секундтан аспайды, ал деректердің қайталанғыштығы 99,9 % жетеді. Өндірістік сынақтар 100 °C дейінгі температурада және 20 МПа дейінгі қысымда жабдықтың тұрақты жұмыс істейтінін растады, ал сенсорлардың қызмет ету мерзімі дәлдікті жоғалтпай 500 сағаттан астам үздіксіз жұмыс істеуді қамтамасыз етті. Кешеннің энергия тұтынуы модульдік архитектура мен интеллектуалды басқару алгоритмдерінің арқасында оңтайландырылды.

Level of implementation (in Russian) : нет

Level of implementation (in Kazakh) : жоқ

Efficiency (in Russian) : Внедрение разработанных технологий позволяет повысить эффективность буровых процессов за счет автоматизации контроля свойств бурового раствора и сокращения времени анализа. Использование интеллектуальных сенсорных систем снижает вероятность ошибок оператора и обеспечивает своевременное реагирование на изменение реологических характеристик. Оценка технико-экономического эффекта показала, что применение системы способствует уменьшению простоев, снижению расхода реагентов и продлению срока службы оборудования, что в сумме обеспечивает экономию до 10–15 % эксплуатационных затрат.

Efficiency (in Kazakh) : Әзірленген технологияларды енгізу бұрғылау үдерістерінің тиімділігін арттырады, себебі бұрғылау ерітіндісінің қасиеттерін бақылауды автоматтандыру және талдау уақытын қысқарту мүмкіндігі пайда болады. Интеллектуалды сенсорлық жүйелер оператор қателіктерінің ықтималдығын азайтып, реологиялық қасиеттердің өзгерістеріне уақытылы әрекет етуге мүмкіндік береді. Техникалық-экономикалық тиімділікті бағалау көрсеткендей, жүйені қолдану тоқтап қалу уақыттарын қысқартуға, реагенттерді үнемдеуге және жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзартуға ықпал етеді, бұл жалпы алғанда пайдалану шығындарын 10–15 % дейін төмендетеді.

Field of application (in Russian) : Разработанные методики, модели и программно-аппаратные средства могут применяться в лабораторных условиях, на буровых площадках и в составе комплексных систем управления бурением. Система рекомендована для нефтегазодобывающих предприятий, научно-исследовательских лабораторий, центров инженерных технологий и сервисных компаний, специализирующихся на мониторинге свойств буровых растворов и управлении технологическими процессами.

Field of application (in Kazakh) : Әзірленген әдістемелер, модельдер және бағдарламалық-аппараттық құралдар зертханалық жағдайларда, бұрғылау алаңдарында және бұрғылау процестерін кешенді басқару жүйелерінің құрамында қолданылуы мүмкін. Жүйе мұнай-газ өндіру кәсіпорындарына, ғылыми-зерттеу зертханаларына, инженерлік технологиялар орталықтарына және бұрғылау ерітінділерінің қасиеттерін бақылау мен технологиялық процестерді басқарумен айналысатын сервис компанияларына ұсынылады.