發(fā)布時間：2021-01-02 05:07

　　隨著自動送鉆技術(shù)在石油領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,鉆柱的摩阻扭矩使得地面鉆壓與井底鉆壓差別較大,無法獲得準(zhǔn)確的井底鉆壓,不合適的井底鉆壓會影響鉆頭的性能和壽命,導(dǎo)致鉆井效率較低。因此,在預(yù)知井底鉆壓的基礎(chǔ)上運用模型算法得到相應(yīng)地面目標(biāo)鉆壓,以實現(xiàn)對井底鉆壓的準(zhǔn)確控制,故自動送鉆數(shù)學(xué)模型的建立尤為重要。針對具體的井身結(jié)構(gòu),基于鉆柱力學(xué)理論從鉆頭處根據(jù)公式迭代求解大鉤載荷,結(jié)合液壓盤式剎車以及楊格修正模式,組成三環(huán)控制策略,建立一套完整的液壓盤式剎車自動送鉆控制系統(tǒng)。并針對常規(guī)PID控制器在自動送鉆系統(tǒng)具有非線性特點,模糊PID控制器自適應(yīng)能力有限的缺點,提出一種模糊免疫PID控制器應(yīng)用于自動送鉆控制系統(tǒng)�？刂破鞯谋壤禂�(shù)由模糊免疫控制器在線修正,積分和微分系數(shù)由自適應(yīng)模糊控制器實時調(diào)整。模糊免疫PID控制器的免疫參數(shù)運用經(jīng)驗試湊法,導(dǎo)致免疫參數(shù)選取未必為最優(yōu)值而造成系統(tǒng)超調(diào)量大,響應(yīng)速度慢,運用了全局尋優(yōu)特性的遺傳算法對免疫參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。采用常規(guī)PID控制器、模糊PID控制器、模糊免疫PID控制器及基于遺傳算法模糊免疫PID控制器分別對自動送鉆控制系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真,來驗證控制器在鉆頭鉆壓20t的動態(tài)... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鉆頭和井底未接觸在井身彎曲段部分，如圖所示，

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖2-1鉆頭和井底未接觸圖2-2鉆頭和井底接觸在井身彎曲段部分，如圖2-2所示，鉆頭沒有和井底接觸時。鉆桿的摩擦力來源于鉆桿與井壁之間的接觸，主要發(fā)生于鉆桿的彎曲段和直段，并且鉆桿彎曲段的變形力由鉆柱重力及鉆桿彎曲擠壓力造成。在斜直段，鉆桿和井壁之間的正壓力主要由鉆桿的重力提供。這時鉆桿上的受力平衡方程式可用下式表示：topbottomsweighttensionF=F+β×Wff（2-3）或者topbottomsweightF=F+β×Wf（2-4）式中：weightf，鉆井元件由重力產(chǎn)生的摩擦力；tensionf，鉆井元件由壓力產(chǎn)生的摩擦力。此時在鉆桿的軸線上對各力取矩，則在底部鉆桿上，除軸向摩擦力以外的力會對軸線產(chǎn)生力矩。此時鉆桿上的扭矩平衡方程式可用下式表示：topbottombitweighttension()DWOBT=T+T+T+T(2-5)或者topbottombitweightT=T+T+T(2-6)式中：topT，鉆桿單元頂部的扭矩；bottomT，鉆桿單元底部的扭矩；bitT，鉆頭上的扭矩；

第二章基于井底鉆壓的求解計算9weightT，由重力產(chǎn)生的摩擦力產(chǎn)生的扭矩；tension()DWOBT，當(dāng)鉆頭和井底接觸時，由鉆桿上的張力產(chǎn)生的摩擦力產(chǎn)生的扭矩。如圖2-4所示情形，鉆頭和井底接觸時。在鉆桿的彎曲段和斜直段，鉆桿和井壁會產(chǎn)生接觸，接觸過程中隨著鉆柱的起下鉆過程產(chǎn)生了摩擦力。鉆柱彎曲段所受的力來源于鉆柱的重力及鉆柱彎曲段的擠壓力。在斜直段，鉆桿和井壁之間的正壓力主要由鉆桿的重力提供。又因為鉆頭受到井底的大支撐反力，所以彎曲段和斜直段的張力發(fā)生改變（變�。�。此時鉆桿上的受力平衡方程式可用下式表示：()topbottomsweightbottom()DWOBDWOBF=F+β×Wff（2-7）或者()topbottomDWOBsweightF=F+β×Wf（2-8）此時，在鉆桿的軸線上對各力取矩。在底部鉆桿上，除軸向摩擦力以外的力對軸線產(chǎn)生力矩，同時鉆頭和井底接觸有力矩產(chǎn)生。因為鉆頭受到井底的支撐反力，所以彎曲段的張力發(fā)生改變（變小），鉆柱彎曲段所受的力及力矩發(fā)生改變，但斜直段的力矩不會受到影響。此時鉆桿上的力矩平衡方程式可用下式表示：topbottombitweighttension()DWOBT=T+T+T+T(2-9)topbottombitweightT=T+T+T(2-10)圖2-3鉆頭和井底未接觸圖2-4鉆頭和井底接觸在井身水平段部分。在圖2-5（水平井）所示的情形下，比圖2-3多增加了水平段。和圖2-3相比，水平段的摩擦力和斜直段的摩擦力計算方式相似，彎曲段的摩擦力

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2952712