指向式旋转导向钻井工具系统的建模与控制

发布时间：2018-05-29 20:20

  本文选题：指向式 + 旋转导向钻井工具　； 参考：《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文

【摘要】：随着钻井地质条件的日趋恶劣和石油钻探技术的不断发展,旋转导向钻井技术作为一项尖端自动化钻井技术变得日益重要,它代表着当今世界钻井技术发展的最高水平。本文首先介绍了目前存在的导向钻井技术——滑动导向钻井技术和旋转导向钻井技术,分析了两种导向钻井技术的工作原理及其优缺点,同时介绍了旋转导向钻井工具的工作原理以及国内外发展现状。其次,在深入研究国外先进旋转导向钻井技术的基础上,对自主研发动态指向式旋转导向钻井工具模型的稳定平台和导向偏置机构的工作原理进行介绍,同时简要说明了定向钻井中常见的几何参数和旋转导向钻井模型的其他参数及其测控方法,介绍了旋转导向钻井工具系统采用的导向轨迹控制方法和导向偏置机构的控制方法。第三,对导向偏置机构控制系统进行建模,主要包括对永磁同步电机进行建模,通过坐标变换得到在dq坐标系下的数学模型及其传递函数,同时建立驱动系统的数学模型,利用偏差解耦控制消除直轴电流和交轴电流之间的耦合。接着,计算控制系统所需的各种参数,采用频率特性法对工具面角控制系统进行设计。然后,对设计的工具面角控制系统进行仿真,并与实际模型测试结果对比分析。最后进行总结分析,为动态指向式旋转导向钻井工具的下一步研究奠定了坚实的基础。开展对动态指向式旋转导向钻井技术的攻关研究,研究具有自主知识产权的旋转导向钻井系统具有重大而深远的意义。
[Abstract]:With the worsening of drilling geological conditions and the continuous development of oil drilling technology, rotary steering drilling technology as a cutting-edge automatic drilling technology has become increasingly important, it represents the highest level of drilling technology development in the world. This paper first introduces the existing steering drilling technology, sliding steering drilling technology and rotary steering drilling technology, and analyzes the working principle, advantages and disadvantages of the two steering drilling technologies. At the same time, the working principle of rotary steering drilling tool and its development at home and abroad are introduced. Secondly, on the basis of deeply studying the advanced rotary steering drilling technology abroad, the working principle of the stable platform and the steering bias mechanism of the dynamic directional rotary steering drilling tool model is introduced. At the same time, the common geometric parameters in directional drilling and other parameters of rotary steering drilling model as well as their measurement and control methods are briefly described. The guide trajectory control method and the control method of steering bias mechanism used in rotary steering drilling tool system are introduced. Thirdly, modeling the control system of the steering bias mechanism, including modeling the permanent magnet synchronous motor (PMSM), obtaining the mathematical model and its transfer function in the DQ coordinate system by coordinate transformation, and establishing the mathematical model of the driving system at the same time. The deviation decoupling control is used to eliminate the coupling between the straight axis current and the cross axis current. Then, the parameters of the control system are calculated, and the tool angle control system is designed by frequency characteristic method. Then, the tool angle control system is simulated and compared with the actual model test results. Finally, the summary and analysis are carried out, which lays a solid foundation for the further research of dynamic directional rotary steering drilling tools. It is of great significance to study the rotary steering drilling system with independent intellectual property right.
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE921.2

【参考文献】

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4 陈修亮;车倍凯;;永磁同步电机矢量控制解耦方法的研究[J];电气技术;2013年04期

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8 雷静;杨甘生;梁涛;胡驰;;国内外旋转导向钻井系统导向原理[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2012年09期

9 王双全;朱元;吴志红;陆科;;车用永磁同步电机偏差解耦控制系统性能[J];同济大学学报(自然科学版);2012年07期

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本文编号：1952258