地质钻探垂钻定向纠偏控制的工程实现与实验分析
投稿时间:2022-05-06  修订日期:2022-06-12  点此下载全文
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张典 中国地质大学武汉自动化学院 430073
杜胜 中国地质大学武汉自动化学院 430073
陆承达 中国地质大学武汉自动化学院 430073
陈略峰 中国地质大学武汉自动化学院 430073
曹卫华 中国地质大学武汉自动化学院 430073
吴敏 中国地质大学武汉自动化学院 430073
基金项目:国家自然科学基金重点项目“复杂地质钻进过程智能控制”(编号:61733016);国家自然科学基金青年项目“地质钻进过程钻柱振动的多维度融合模型与自适应协调抑制”(编号:62003317);湖北省自然科学基金创新群体项目“地质钻探智能化技术及应用”(编号:2020CFA031);高等学校学科创新引智计划项目“复杂系统先进控制与智能自动化”(编号:B17040)。
中文摘要:理论提出的纠偏方法需反复进行实验验证方可应用于实际工程,然而垂钻纠偏控制过程复杂,操作难度大,所需时间和资金庞大,直接将所提方法放置现场调试是不可取的,而仅采用计算机仿真对算法进行验证也有一定局限性,发展与研究纠偏控制工程实现方法十分必要。本文以地质钻进过程定向纠偏控制的工程实现为导向,首先分析并给出实际纠偏工艺过程以及纠偏控制的特点与目标;然后总结基于模型预测控制的纠偏控制问题与优化目标,结合笔者早期的一些纠偏控制理论研究,分别阐述不同纠偏工况下的纠偏控制方法;其次开发定向纠偏控制系统,用于集成纠偏控制算法,使得算法能够应用于实际工程;最后设计纠偏控制实验,以验证纠偏控制算法的工程适用性。实验表明,所提纠偏控制方法能够有效应用于实际纠偏过程,并解决和应对多种纠偏任务。
中文关键词:地质钻探  定向纠偏  垂钻轨迹延伸模型  模型预测控制  工程应用
 
Engineering Implementation and Experimental Analysis for Deviation Correction Control in Geological Drilling Process
Abstract:The deviation correction method needs to be verified by experiments repeatedly before it can be applied to practical projects. It will waste much time and money for field testing when the development of algorithm is not been completed. So it is very necessary to develop the realization method of deviation correction control engineering. In this paper, aiming to realize the deviation correction control, the description of the actual correction process and the objectives of the correction control are given. Then, the problems of the model predictive control are summarized, and the correction control methods under different correction conditions are described based on the author's early theoretical research. Then, a directional rectifying control system is developed to integrate the rectifying control algorithm. Finally, experiments are designed to verify the engineering applicability of the correction control algorithm. The experimental results show that the proposed control method can be effectively applied to the actual rectification process, and can solve various rectification tasks.
keywords:Geological drilling  Directional deviation correction  Trajectory extension model for vertical drilling  Model predictive control  Engineering implementation
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