钻井井底压力环境试验装置控制系统的研制

摘要

钻井实践是一种地下生产活动，具有隐蔽性和复杂性，现场试验并不是完全理想的、经济的和科学的试验方法。为此，研制一种能模拟井底岩石自然环境和全尺寸钻头钻进过程的高温高压模拟井筒试验装置十分必要。全尺寸钻井井底压力模拟试验装置是我国第一台能够模拟井深至6000m井底压力环境的全尺寸钻井模拟试验装置。该项目是中国石油天然气集团公司“九五”科技规划的配套科研项目。
　　本文所阐述的是全尺寸钻井模拟试验装置的钻井井底压力模拟控制系统的设计与研究。研究内容包括：采用改进的SPM超高压节流阀，对泵源提供的高压钻井液进行节流自动控制，实现提供最大液柱压力67.7MPa循环钻井液的高压模拟系统的研究；采用PID控制、自校正PID控制、智能PID控制以及模糊自适应PID控制等控制策略模拟底部钻柱动态钻压的研究，实现井底动态钻压的自动跟踪模拟，达到模拟现场钻井的目的；设计研究超高压伺服溢流阀，对模拟井下6000m井底多压力控制建模、辨识及控制实现研究，实现四个超高压耦合压力的给定、自动控制及整个高压模拟装置的安全监测、自动处理等。
　　进行了全尺寸钻井井底压力模拟试验装置的初步调试与试验研究工作，初步验证了本文设计研究所达到的效果和装置的技术水平。上述技术难题的成功解决，不仅为国内钻井行业或其他行业类似装置提供了有益经验和成果，而且有些成果在钻井领域内有所突破，对钻井理论、工艺、技术发展起积极推动作用，具有推广使用的价值。

目录

钻井井底压力环境试验装置控制系统的研制

The Control System Development of Test Unitin Downhole Drilling Pressure Environment

摘 要

Abstract

第1 章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的意义

1.2 国内外发展现状和趋势

1.3 主要研究内容

第2 章 钻井模拟试验装置控制系统结构及原理

2.1 钻井模拟试验装置井下压力控制系统的结构及原理

2.2 模拟四维井底压力系统的组成及结构原理

2.3 液柱压控制系统

2.4 井底钻压模拟系统

2.5 本章小结

第3 章 井底压力控制系统设计及分析

3.1 上覆压、围压、孔隙压控制系统设计及计算

3.2 液柱压力控制系统的仿真分析

3.3 钻压控制系统设计

3.4 钻压伺服控制器

3.5 本章小结

第4 章 井底压力控制系统调试和验证

4.1 井底压力控制系统调试

4.2 井底压力试验装置控制系统性能验证

4.3 本章小结

结 论

参考文献

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致谢

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