基于PCS7的控压钻井控制技术研究
本文选题:控压钻井 + 内模控制 ; 参考:《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文
【摘要】:为了提高异常油藏地层油气的钻井效率,保证钻井过程安全运行,对控制压力钻井技术的需求也越来越大,但是人们对控压钻井控制技术的研究却比较少,而且对于日益复杂的井下条件,常规的控制压力的方法已略显不足。针对这个问题,本文首先在控压钻井实验装置上完成了自动控制系统的设计,然后在其基础上应用了内模控制、模糊控制、模糊PID控制和带动态调整因子的模糊控制这几种先进的控制算法,具体的研究内容如下:(1)在控压钻井实验装置上搭建控压钻井自动控制系统,设计硬件和软件组态,以及Wincc与MATLAB的OPC连接,并根据控压钻井的工艺流程实现基本的控制功能,为在控压钻井实验装置上实现先进控制算法奠定基础。(2)设计内模控制器,首先用仿真验证内模控制的控制效果,然后在控压钻井实验装置上应用内模控制算法,实验结果表明,内模控制器能较好的控制井下压力。(3)设计控压钻井模糊控制方法,该方法将井底压力控制偏差等精确量模糊化后根据模糊规则进行模糊推理,最后再将推理结果清晰化,得到对应的阀开度。实验结果证明模糊控制能有效的控制井底压力。(4)设计控压钻井的模糊PID控制,利用模糊控制来动态优化PID控制器的参数,然后利用非线性动态的PID控制器来控制井底压力,实验结果证明模糊PID控制有较好的控制能力。(5)设计带动态调整因子的模糊控制器,在原有模糊控制器的基础上,加入动态的调整因子,根据当前的误差值实时调节模糊推理的模糊规则,实验结果表明能很好的控制井下压力。总体来说,本文通过研究内模控制、模糊控制、模糊PID控制和带动态调整因子的模糊控制这四种先进控制算法在控压钻井实验装置上的应用,在井底压力先进控制技术研究及应用方面有较好的实际工程意义。
[Abstract]:In order to improve the drilling efficiency of formation oil and gas in abnormal reservoir and ensure the safe operation of drilling process, the demand for the control pressure drilling technology is increasing, but the research on the controlled pressure drilling control technology is relatively few. And for the increasingly complex downhole conditions, the conventional pressure control method has been slightly inadequate. In order to solve this problem, this paper first completes the design of automatic control system on the experimental equipment of controlled pressure drilling, and then applies internal model control and fuzzy control on the basis of it. Fuzzy pid control and fuzzy control with dynamic adjustment factor are some advanced control algorithms. The specific research contents are as follows: 1) the automatic control system of controlled pressure drilling is set up on the experimental device of controlled pressure drilling, and the hardware and software configuration is designed. The OPC connection between Wincc and MATLAB and the basic control function are realized according to the process flow of controlled pressure drilling. The internal model controller is designed for realizing the advanced control algorithm on the controlled pressure drilling experimental device. First, the control effect of internal model control is verified by simulation, and then the internal model control algorithm is applied to the experimental device of controlled pressure drilling. The experimental results show that the internal model controller can better control downhole pressure and design fuzzy control method for controlled pressure drilling. Based on the fuzzy rules, the fuzzy inference is carried out based on the fuzzy rules. Finally, the reasoning result is clear and the corresponding valve opening degree is obtained. The experimental results show that fuzzy control can effectively control bottom hole pressure. (4) Fuzzy pid control is used to control pressure and drilling, the parameters of pid controller are dynamically optimized by fuzzy control, and the bottom hole pressure is controlled by nonlinear dynamic pid controller. The experimental results show that the fuzzy pid control has a better control ability. (5) A fuzzy controller with a dynamic adjustment factor is designed. On the basis of the original fuzzy controller, a dynamic adjustment factor is added. According to the fuzzy rules of fuzzy inference, the experimental results show that the downhole pressure can be controlled well. In general, this paper studies the application of four advanced control algorithms, I. E. internal model control, fuzzy pid control and fuzzy control with dynamic adjustment factor, in the experimental equipment of controlled pressure drilling. It has good practical engineering significance in the research and application of advanced control technology of bottom hole pressure.
【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】:TE24;TP273
【参考文献】
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,本文编号:2031128
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