一种导向钻井偏心矢量智能控制方法的研究

摘要

可控偏心器旋转导向钻井系统通过对偏心矢量的控制来调整井眼轨迹，偏心矢量控制是钻井导向控制的核心。本文利用模糊逻辑结合神经网络算法对偏心矢量的智能控制方法进行了探索研究，主要做了如下工作：
　　介绍了轨迹法面偏差的定义及其表征参数，同时说明了法面偏差的计算方法。对可控偏心器旋转导向BHA进行了空间受力分析，讨论了偏置力和井身曲率对钻头井斜力的影响。通过对导向工具三翼肋推力力学分析和数学计算得到偏心矢量控制方案，并分析了在外套旋转时保持偏心矢量不变的三翼肋推力组合。设计了基于轨迹偏差的偏心矢量模糊控制器及其参数调整仿真流程，提出应用神经网络算法优化控制器的方法。
　　最后，搭建了偏心矢量控制的室内试验平台。利用搭建的平台完成了大量相关实验，取得良好效果。论文得出的结论有：偏心矢量控制算法有效；偏心矢量能够跟随的外套最大旋转速度为20r/h左右。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 旋转导向钻井系统研究现状

1.3 偏心矢量及其常规控制方法简述

1.4 智能控制介绍

1.5 课题意义

1.6 论文的主要工作

1.7 本章小结

第二章 轨迹偏差的定义及计算

2.1 轨迹偏差的定义

2.2 空间圆弧模型的轨迹偏差计算

2.3 本章小结

第三章 BHA受力分析与偏心矢量控制方案

3.1 BHA受力分析模型

3.2 可控偏心器旋转导向BHA受力分析

3.3 偏心器和已钻井眼几何对井斜力的影响

3.4 偏心矢量控制方案研究

3.5 偏心矢量旋转与保持

3.6 本章小结

第四章 偏心矢量智能控制器设计

4.1 偏心矢量智能控制基本原则

4.2 偏心矢量常规控制方法的局限

4.3 模糊控制的基本理论

4.4 偏心矢量模糊控制器设计

4.5 控制器优化

4.6 本章小结

第五章 偏心矢量控制的室内试验

5.1 硬件基础及试验平台

5.2 定位总成输出测试

5.3 翼肋推力标定实验

5.4 导向模拟实验

5.5 偏心矢量方向跟随测试

5.6 本章小结

第六章 总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附录