钻井机器人的连续油管钻压和钻速控制模型

论文摘要

连续油管钻井机器人利用机身内外的钻井液压力差作为动力源,可在牵引连续油管的同时加载钻压。以钻井机器人为基础,建立连续油管钻柱动力学模型,并推导出通过钻井液排量控制钻压和钻速的单参数控制数学模型;对钻井机器人引入调速回路,建立具有调速功能的钻柱动力学模型;在溢流阀调定压力大于机身内外压差时,推导出利用钻井液排量和节流阀流通面积两种参数控制钻压、钻速的数学模型,在溢流阀调定压力小于机身内外压差时,推导出利用钻井液排量、节流阀流通面积和溢流阀调定压力3种参数控制钻压、钻速的数学模型;以11.43cm(4.5英寸)井眼为例,对上述3种数学模型进行了分析。分析结果表明:钻压、钻速随钻井液排量的增加基本呈线性增加,在钻井液排量大于0.005 m3/s时,钻井机器人能够向前爬行,在钻井液排量大于0.005 7 m3/s时,钻头能够正常钻进;调节节流阀流通面积和溢流阀调定压力,可以在一定范围内无级调钻压和钻速;3种控制方法相结合,可以实现小排量、大钻压,及大排量、小钻压等钻井参数的控制。以控制模型为基础,针对不同井下工况建立钻进工艺的专家数据库,以钻井机器人为"大脑",结合井下随钻测量数据就能够实现闭环控制,自动钻进。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘清友,刘文全,朱海燕,赵建国

关键词: 连续油管钻井,钻井机器人,钻压,钻速,控制模型

来源: 石油学报 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 石油天然气工业,自动化技术

单位: 西南石油大学机电工程学院,西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室

基金: 四川省重点研发项目（19ZDYF0653）,西南石油大学青年科技创新团队（2018CXTD09）资助,国家自然科学基金面上项目（No.51874253）,国家自然科学基金青年基金（No.51604232）资助

分类号: TE242;TP242

页码: 1255-1262

总页数: 8

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