CN103775049B - 一种控压钻井实验装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控压钻井实验装置及其控制方法,实验装置包括自动节流系统、泵系统和自动控制系统,所述自动节流系统接收来自所述自动控制系统的命令,进行流量控制,及时调整所述泵系统的回压,所述泵系统按照所述控制系统给出的钻井工况要求对所述控压钻井进行操作。本发明提供的控压钻井实验装备及其控制方法,模拟控压钻井的工况,其特性与实际设备基本一致,满足技术人员进行模拟控压钻井的实验要求。
Description
技术领域
本发明涉及石油、天然气钻井领域,尤其涉及一种控压钻井实验装置,模拟控压钻井的工况,满足技术人员进行模拟控压钻井的实验要求。
背景技术
随着已发现油气资源的日渐衰竭,对更深更复杂地层的勘探开发活动越来越多,然而目前采用常规钻井方法进行的钻井勘探,有许多是不经济的且具有较大风险的,而控制压力钻井(MPD)技术是解决上述问题的有效方法。
(1)增加安全性。常规钻井如果出现溢流、井漏、有害气体泄漏等状况是非常危险的。2005年以来,三大石油公司发生安全生产事故161起,死60人,伤199人。特别是2003年12月23日,某县井喷失控事故,造成243人死亡,6万多人紧急疏散。1989年8月12日,我国石油天然气总公司某输油公司油库的特大火灾,造成19人死亡,100多人受伤,直接经济损失3540万元。2006年5月29日,位于印尼东爪哇省徐图祖县的天然气钻井发生事故并喷出热泥浆,淹没了4个村庄,当地1万多居民被迫撤离。而控压钻井技术能够实时获取井底压力数据,并根据压力状况自动进行压力补偿,实现井内压力的自动调控和压力液的不间断循环。同时控压技术使用的是低密度钻井液,既确保了操作安全又实现了平衡钻井、近平衡钻井及欠平衡钻井,预防了在“窄压力窗口”条件下的可能发生的各种钻井事故,使钻井施工作业更加安全可靠。
(2)提高经济效益。由于在常规钻井过程中会发生诸如地层漏失、压差卡钻、钻杆脱扣、地层孔隙压力与地层破裂梯度间压力窗口狭窄等情况,致使出现溢流、井漏、有害气体泄漏、卡钻、起下钻时间过长等钻井复杂问题,从而导致勘探费用大幅度提高,勘探难度大幅度增加。据行业专业人员估计,通过常规钻井方法,不能开发的油气资源达70%左右,造成极大的浪费。而控压钻井技术主要是通过对回压、流体密度、流体流变性、环空液位、水力摩阻和井眼几何形态的综合控制,使整个井筒的压力维持在地层孔隙压力和破裂压力之间,进行平衡或近平衡钻井,有效控制地层流体侵入井眼,减少溢流、井漏、卡钻等多种钻井复杂情况的发生,达到提高经济效益的要求。
然而,由于控压钻井的现场设备较为庞大,造价昂贵,而且国内没有独立研发的设备,国内的控压钻井都是依靠国外的设备,租费用巨大。因此对于研究控压钻井的技术人员很难有机会接触到实际的控压钻井设备,更不用说将自己的创新想法进行实践,这个问题严重地阻碍了控压钻井技术在国内的发展。
因此,本领域的技术人员致力于开发一种控压钻井实验装置及其控制方法,模拟控压钻井的工况,其特性与实际设备基本一致,满足技术人员进行模拟控压钻井的实验要求。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种控压钻井实验装置,包括完整的硬件设备及对应的控制算法,模拟控压钻井的工况,其特性与实际设备基本一致,满足技术人员进行模拟控压钻井的实验要求。
为实现上述目的,本发明提供了一种控压钻井实验装置,包括自动节流系统、泵系统和自动控制系统,所述自动控制系统对现场参数进行采集和监控,控制所述自动节流系统和泵系统,所述自动节流系统接收来自所述自动控制系统的命令,进行流量控制,及时调整所述泵系统的回压,所述泵系统按照所述控制系统给出的钻井工况要求对所述控压钻井进行操作,PV-A为主节流阀,在节流阀PV-A工作异常或发生堵塞时自动启动节流阀PV-B,关闭节流阀PV-A的通道,节流阀PV-C为辅助节流阀,在停止循环时,回压泵启动后通过所述节流阀PV-C加回压,EV-A、EV-B和EV-C为三个电磁阀,分别接在所述PV-A、PV-B和PV-C节流阀通道上,辅助所述节流阀PV-A、PV-B、PV-C进行对应的切换操作。
在本发明的另一较佳实施方式中,所述泵系统包括泥浆泵和回压泵,所述泥浆泵是控压钻井的动力源,通过泥浆泵将泥浆注入井中,进行钻井操作,所述回压泵在泥浆泵停泵的作业过程中进行流量补偿,提供节流阀工作必要的流量,所述回压泵在整个工作期间排量过小时,对系统进行流量补偿,维持井口节流所需要的流量。
在本发明的较佳实施方式中,所述自动控制系统包括控制中心,现场压力变送器和流量变送器,所述控制中心包括上位机和PLC,所述PLC接收所述上位机的命令,控制现场装置执行相应操作,采用现场装置、控制器、上位计算机控制的三层递阶控制结构。
在本发明的另一较佳实施方式中,所述控制中心软件使用组态王和PLC中编程实现,所述上位机采用组态王软件进行优化计算,所述PLC采用梯形图编写程序。
在本发明的较佳实施方式中,所述自动控制系统通过所述现场压力变送器和流量变送器获得回压泵出口流量、泥浆泵总循环流量、泥浆泵出口流量、井口压力、回压泵出口压力、井底压力、电动节流阀PV-A开度、电动节流阀PV-B开度和电动节流阀PV-C开度共9个模拟量,进行相应分析计算后,发送命令调节节流阀PV-A输出、节流阀PV-B输出和节流阀PV-C输出这3个模拟量以及电磁阀EV A开关、电磁阀EV B开关、电磁阀EV C开关、回压泵开关和泥浆泵开关这5个数字量。
在本发明的另一较佳实施方式中,所述钻井工况为正常钻进工况、接单根工况、起下钻工况或井涌和溢流工况。
一种控压钻井实验装置的控制方法,对钻井过程的自动钻进工程进行自动控制,保证钻井过程安全有序,节省人力物力,提高钻井效率,控制方法流程如图3所示,具体步骤如下:
1)通过判断不同模式的标志位,来决定当前系统处于什么模式;
2)进入正常钻进模式,并将其他模式标志位清零、控制参数初始化,采取相应的控制方法;
或,
3)进入接单跟模式,将标志位和控制参数初始化,开启回压泵,回压泵开启成功后,逐渐减小泥浆泵的出口流量,最终关闭泥浆泵,用回压泵来保持井口压力,进行接单根操作,接单根完成后开启泥浆泵,关闭回压泵,最终回到正常钻进模式;
或,
4)进入起下钻模式,标志位和控制参数初始化,关闭泥浆泵开启回压泵,完成后,开始下钻,当起下钻工艺完成后,开启泥浆泵,停止回压泵,回到正常钻进状态;
或,
5)进入井涌、溢流工况,利用模糊控制方法进行井漏或溢流处理,使井口压力设定修正值=井口压力设定修正值+(注入流量-排出流量)*0.01,处理结束。
在本发明的较佳实施方式中,所述步骤2)中正常钻进模式控制方法具体步骤如下:
1)其他标志位清零;
2)若为A模式,开通A电磁阀,关闭B电磁阀,设置对应PID参数,判断井底压力变化,调整节流阀开度;
3)若为B模式开通B电磁阀,关闭A电磁阀,设置对应PID参数,判断井底压力变化,调整节流阀开度。
在本发明的另一较佳实施方式中,所述步骤5)所述模糊控制方法的具体步骤如下:
1)确定模糊变量;
2)精确量的模糊化;
3)建立模糊规则;
4)解模糊。
本发明给出的控压钻井实验装置和控制方法,模拟了控压钻井的所有工况,通过软件对钻井过程进行自动控制,对各管路流量、压力以及阀门开度等实时数据进行监控,同时实时显示当前钻井运行状态及其他钻井工况情况,保证钻井过程安全有序,节省人力物力,提高钻井效率,使操作人员能够实时掌握钻井运行情况。另外通过软件系统可以对系统实时报表,实时动态曲线和历史趋势曲线进行查看和打印,从而进行相应的总结分析。当钻井过程发生特殊情况,操作人员可以通过软件系统进行相应的紧急处理,确保钻井安全。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的控压钻井实验装置系统组成示意图;
图2是本发明的一个较佳实施例的控压钻井实验装置自动控制系统结构图;
图3是本发明的一个较佳实施例的控压钻井实验装置的自动控制中心软件系统结构框图;
图4是本发明的一个较佳实施例的控压钻井实验装置正常钻进模式时控制中心工作流程图;
图5是本发明的一个较佳实施例的控压钻井实验装置接单根模式时控制中心工作流程图;
图6是本发明的一个较佳实施例的控压钻井实验装置起下钻模式时控制中心工作流程图;
图7是本发明的一个较佳实施例的控压钻井实验装置井涌、溢流工况时控制中心工作流程图;
具体实施方式
控压钻井实验装置围绕井筒压力控制,实现钻进、起下钻、接单根过程中的压力平稳衔接。如图1所示,一种控压钻井实验装置,包括自动节流系统10、泵系统20和自动控制系统30,自动节流系统10接收来自自动控制系统30的命令,进行流量控制,及时调整泵系统20的回压,泵系统20按照所述控制系统30给出的钻井工况要求对控压钻井4进行操作。
自动节流系统10包括三个节流通道,具备自动节流、冗余节流切换、安全报警、出口流量监测等功能。PV-A阀11为主节流阀,在正常钻井时使用。只有在节流阀PV-A阀11工作异常或发生堵塞时才自动启动节流阀PV-B阀12,关闭节流阀PV-A阀11的通道。节流阀PV-C阀13为辅助节流阀,在停止循环时,回压泵启动后通过该阀节流加回压。EV-A阀14,EV-B阀15,EV-C阀16为三个电磁阀,辅助节流阀PV-A阀11、PV-B阀12、PV-C阀13进行对应的切换操作。自动节流系统10接收来自控制中心32的命令,进行流量控制,及时调整回压。自动节流系统10是控压钻井实验装置的重要部分。
泵系统20包括泥浆泵21和回压泵22。泥浆泵21是控压钻井4的动力源,通过泥浆泵21将泥浆注入井中,进行钻井操作。回压泵22的主要作用是在泥浆泵21停泵的作业过程中进行流量补偿,提供节流阀工作必要的流量。它也能在整个工作期间,排量过小时,对系统进行流量补偿,维持井口节流所需要的流量。控制中心32按照不同钻井工况要求,对泵系统20进行相应操作,从而实现不同工况的钻井操作。
自动控制系统包括控制中心,现场压力变送器和流量变送器,采用现场装置、控制器、上位计算机控制的三层递阶控制结构,实现参数采集与监测、自动控制钻井等功能。其控制结构如图2所示,上位机控制PLC31,PLC31控制数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块,上述两个模块通过端子柜控制泥浆泵、回压泵、电磁阀、电动节流阀、流量变送阀和压力变压器。
控制中心32是自动控制系统30的核心,包括上位机和PLC31。上位机负责分析和计算,PLC31控制驱动现场设备,PLC31接收上位机的命令,执行相应操作。
控制中心32通过变送单元获得回压泵22的出口流量、泥浆泵21的总循环流量、泥浆泵21的出口流量、井口压力、回压泵22的出口压力、井底压力、电动节流阀11开度、电动节流阀12开度和电动节流阀13开度共9个模拟量,进行相应分析计算后,发送命令调节节流阀11输出、节流阀12输出和节流阀13输出这三个模拟量以及电磁阀14开关、电磁阀15开关、电磁阀16开关、回压泵22开关和泥浆泵21开关这5个数字量达到控制要求。
控压钻井技术是用于精确控制整个井眼压力剖面的实用钻井程序,其目的在于保持井底压力在设定的范围以内。井筒中的井底压力大小由环空液柱压力、环空循环压耗、井口回压以及环空循环压力波动构成,如下式所示。
BHP=Pm+AFP+Pc+Paf
式中各变量单位均为Mpa,其中BHP是井底压力,Pm是环空液柱压力,AFP是环空循环压耗,Pc是井口回压,Paf是环空循环压力波动。
由此可知,系统需要通过实时获取当前回压泵22出口流量、泥浆泵21总循环流量、泥浆泵21出口流量、井口压力、回压泵22出口压力、井底压力及相关电动节流阀开度大小,并进行判断和计算,然后调节各电动节流阀的开度大小,开关相应电磁阀,从而将井底压力稳定在设定范围内。
当然,在不同工况条件下,控压钻井系统有不同的控制需求,其主要包括以下几个情况。
(1)正常钻进工况
正常钻进工况下,系统依据采集的井口压力,泵流量等,实时比对实际井筒压力与目标压力,依据其差值,相应给出节流阀控制信号,以实现对井筒压力控制的目标。
(2)接单根工况
控压钻井停泵接单根时,井筒压力控制采用回压泵22配合的方式完成。停泵之前将回压泵22打开,停泵过程中(泥浆泵21泵排量逐渐降低至零)通过节流阀进行压力控制,泥浆泵21完全停止后,通过回压泵22在井口增加部分回压以补偿环空循环压耗,从而实现停泵过程中的井筒压力平稳过渡。接单根完成后,逐渐打开泥浆泵21,通过节流阀进行压力控制,直至泵排量恢复至正常钻进排量,然后关闭回压泵22,回到正常钻进工况,继续钻进。
(3)起下钻工况
起下钻过程的井筒压力控制与接单根类似,采用回压泵22配合的方式完成。先停泵,参照接单根中停泵压力控制方法。通过旋转控制头起钻至预定深度,按重浆驱替工艺,替入重浆压井,直至井口回压为0。在起下钻过程中,由节流阀控制井口套压,回压泵22实时提供压力补偿,维持目标井底压力连续稳定。
(4)井涌和溢流工况
判断是否发生溢流和井漏的方法是计算泥浆泵流量FT1、回压泵流量FT2与循环总流量FT3之间的关系。若FT1+FT2-FT3>ΔVm,则进入溢流处理模式;若FT3-FT1-FT2>ΔVm,则进入井漏处理模式,其中ΔVm为允许误差值。判断完工况,就可以按照对应程度,控制节流阀开度,直至满足要求。
一种控压钻井实验装置的控制方法,对钻井过程的自动钻进工程进行自动控制,保证钻井过程安全有序,节省人力物力,提高钻井效率,控制方法流程如图3所示,具体步骤如下:
1)通过判断不同模式的标志位,来决定当前系统处于什么模式;
2)进入正常钻进模式,并将其他模式标志位清零、控制参数初始化,采取相应的控制方案;
或,
3)进入接单跟模式,将标志位和控制参数初始化,开启回压泵,回压泵开启成功后,逐渐减小泥浆泵的出口流量,最终关闭泥浆泵,用回压泵来保持井口压力,进行接单根操作,接单根完成后开启泥浆泵,关闭回压泵,最终回到正常钻进模式;
或,
4)进入起下钻模式,标志位和控制参数初始化,关闭泥浆泵开启回压泵,完成后,开始下钻,当起下钻工艺完成后,开启泥浆泵,停止回压泵,回到正常钻进状态;
或,
5)进入井涌、溢流工况,利用模糊控制进行井漏或溢流处理,使井口压力设定修正值=井口压力设定修正值+(注入流量-排出流量)*0.01,处理结束。
本发明一个较佳实施例上述步骤中每个工作模式的具体实现如下:
(1)正常钻进模式
正常钻进模式是控压钻井过程中的正常运作时间段,在这个模式下,系统主要是负责监控当前压力状况,并通过控制算法自动调整压力,使其维持在安全范围,保证正常钻进。正常钻进模式分为A、B模式,A为主,B为辅,当A出现问题时,就利用B代替,起到冗余作用。
正常钻进状态的程序流程图如图4所示,具体操作步骤为:当系统处于正常钻进时,其他标志位清零,若为A模式,开通A电磁阀,关闭B电磁阀,设置对应PID参数,判断井底压力变化,调整节流阀开度;B模式开通B电磁阀,关闭A电磁阀,设置对应PID参数,判断井底压力变化,调整节流阀开度。
(2)接单根模式
在接单根模式下,首先是将标志位和控制参数初始化。初始化完成后,就要开启回压泵,回压泵开启成功后,逐渐减小泥浆泵的出口流量,最终关闭泥浆泵,用回压泵来保持井口压力,此时就可以进行接单根操作。接单根完成后开启泥浆泵,关闭回压泵,最终回到正常钻进模式。程序流程图如图5所示。
(3)起下钻模式
起下钻模式是模拟钻井时的起钻和下钻过程。首先是标志位和控制参数初始化。然后与接单根模式相同,停泥浆泵开回压泵。完成后,就开始起钻或者下钻。当起下钻工艺完成后,开启泥浆泵,停止回压泵。最后,回到正常钻进状态。其方法流程图如图6所示。
(4)井涌、溢流工况
在实际现场中,由于各种因素会出现井涌、溢流等工况,为了更好的反应实际情况,实验装置也设计了这一工况的处理程序。而且,为了达到更好的控制效果,系统采用了模糊处理方法,使系统在处理井涌、溢流工况时的操作更加平稳、安全和有效。
模糊控制器的设计主要包括以下几方面:确定模糊变量,精确量的模糊化,建立模糊规则,解模糊等。
1)确定模糊变量
通过分析计算泥浆泵流量、回压泵流量之和与循环总流量的差值及其变化率情况,可以判断确定是否发生溢流和井漏等异常工况。若泥浆泵流量和回压泵流量的总和大于循环总流量,则为井漏;若泥浆泵流量和回压泵流量的总和小于循环总流量,则为溢流。因此确定模糊控制器的输入量即泥浆输入与输出流量差值E及其变化率EK,输出量为井底压力的设定值变化量ΔSP。
2)确定输入输出论域
输入输出变量模糊子集如下:
E={NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}
EK={NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}
ΔSP={NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}
式中NB,NM,NS,O,PS,PM,PB分别表示负大、负中、负小、保持不变(零)、正小、正中、正大。
根据资料和实验分析,选取各输入量和输出量的论域为:
输入变量E的模糊论域取[-0.5,-0.4,-0.3,-0.2,-0.1,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5]。
输入变量EK的模糊论域取[-0.5,-0.4,-0.3,-0.2,-0.1,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5]。
输出变量ΔSP的模糊论域取[-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5]。
3)建立输入输出变量隶属度赋值表。
表1入变量E隶属度赋值表
表2输入变量EK隶属度赋值表
表3输出变量ΔSP隶属度赋值表
4)建立模糊控制规则
模糊运算的规则采用“最大一最小”的方法进行合成运算,并且采用加权平均的方法进行输出变量的清晰化计算。
表4模糊规则控制表
5)解模糊
根据模糊规则表取定的每一条模糊条件语句都计算出相应的模糊控制量,以此得出模糊控制表。实时控制时,根据输入量的模糊值直接查找控制表,获得控制量。
表5模糊控制表
按照控制规则表就可以将模糊输出量井底压力值的子集区域利用加权平均法或重心法转化成具体的控制输出值,即井底压力目标设定值的变化量。这种模糊化的操作使井底压力变化不会过于剧烈,从而不会影响设备和施工安全,体现了智能化效果,具体的流程如图7所示。
控压钻井实验装置的控制方法通过控制中心上位机和PLC31编程实现。软件系统的主要功能有以下几项:
(1)自动控制
软件系统可以对钻井过程的自动钻进工程进行自动控制,保证钻井过程安全有序,节省人力物力,提高钻井效率。
(2)实时监控
通过软件系统可以对各管路流量、压力以及阀门开度等实时数据进行监控,同时实时显示当前钻井运行状态及其他钻井工况情况,使操作人员能够实时掌握钻井运行情况。
(3)数据分析
通过软件系统可以对系统实时报表,实时动态曲线和历史趋势曲线进行查看和打印,从而进行相应的总结分析。
(3)紧急处理
当钻井过程发生特殊情况,操作人员可以通过软件系统进行相应的紧急处理,确保钻井安全。
按照软件设计结构,利用组态王和S7-200PLC31,实现了控压钻井模拟设备的软件系统的搭建。上位机采用组态王软件进行优化计算,组态王主要负责高级计算和上位机画面。PLC31主要负责底层的控制,PLC31采用梯形图编写程序。然后通过PLC31联系实际设备。
控压钻井实验设备在实验室经过多次调试和试验,表现出较好的性能,完全满足控压钻井模拟试验要求。
正常钻进模式下,给定井底压力设定值后,系统能较快的稳定在误差范围内。
接单根模式下,软件会先自动开启回压泵,然后关闭泥浆泵,等待接单根工艺结束。接单根时开回压泵,关泥浆泵都能顺利实现,泥浆泵关闭后,程序会在井口压力设定值的基础上加上磨阻的数值,所以井口压力的测量值会高于设定值。起下钻模式与接单根类似,也能顺利实现。
在系统正常钻进时,加入井漏干扰或溢流干扰,测试系统对井漏和溢流的处理情况。当装置发生井漏干扰时,系统能及时给出警报并克服干扰,使井底压力恢复正常。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种控压钻井实验装置,其特征在于,包括自动节流系统、泵系统和自动控制系统,所述自动控制系统对现场参数进行采集和监控,控制所述自动节流系统和泵系统,所述自动节流系统接收来自所述自动控制系统的命令,进行流量控制,及时调整所述泵系统的回压,所述泵系统按照所述控制系统给出的钻井工况要求对所述控压钻井进行操作,所述自动节流系统包括三个节流通道,其中,PV-A为主节流阀,在节流阀PV-A工作异常或发生堵塞时自动启动节流阀PV-B,关闭节流阀PV-A的通道,节流阀PV-C为辅助节流阀,在停止循环时,回压泵启动后通过所述节流阀PV-C加回压,EV-A、EV-B和EV-C为三个电磁阀,分别接在所述PV-A、PV-B和PV-C节流阀通道上,辅助所述节流阀PV-A、PV-B、PV-C进行对应的切换操作。
2.如权利要求1所述的控压钻井实验装置,其中,所述泵系统包括泥浆泵和回压泵,所述泥浆泵是控压钻井的动力源,通过泥浆泵将泥浆注入井中,进行钻井操作,所述回压泵在泥浆泵停泵的作业过程中进行流量补偿,提供节流阀工作必要的流量,所述回压泵在整个工作期间排量过小时,对系统进行流量补偿,维持井口节流所需要的流量。
3.如权利要求2所述的控压钻井实验装置,其中,所述自动控制系统包括控制中心,现场压力变送器和流量变送器,所述控制中心包括上位机和PLC,所述PLC接收所述上位机的命令,控制现场装置执行相应操作,采用现场装置、控制器、上位计算机控制的三层递阶控制结构。
4.如权利要求3所述的控压钻井实验装置,其中,控制中心软件使用组态王和PLC编程实现,所述上位机采用组态王软件进行优化计算,所述PLC采用梯形图编写程序。
5.如权利要求3所述的控压钻井实验装置,所述自动控制系统通过所述现场压力变送器和流量变送器获得回压泵出口流量、泥浆泵总循环流量、泥浆泵出口流量、井口压力、回压泵出口压力、井底压力、电动节流阀PV-A开度、电动节流阀PV-B开度和电动节流阀PV-C开度共9个模拟量,进行相应分析计算后,发送命令调节节流阀PV-A输出、节流阀PV-B输出和节流阀PV-C输出这3个模拟量以及电磁阀EV A开关、电磁阀EV B开关、电磁阀EV C开关、回压泵开关和泥浆泵开关这5个数字量。
6.如权利要求1所述的控压钻井实验装置,其中所述钻井工况为正常钻进工况、接单根工况、起下钻工况或井涌和溢流工况。
7.一种如权利要求1-5任一所述控压钻井实验装置的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)通过判断不同模式的标志位,来决定当前系统处于什么模式;
2)进入正常钻进模式,并将其他模式标志位清零、控制参数初始化,采取相应的控制方法;
或,
3)进入接单跟模式,将标志位和控制参数初始化,开启回压泵,回压泵开启成功后,逐渐减小泥浆泵的出口流量,最终关闭泥浆泵,用回压泵来保持井口压力,进行接单根操作,接单根完成后开启泥浆泵,关闭回压泵,最终回到正常钻进模式;
或,
4)进入起下钻模式,标志位和控制参数初始化,关闭泥浆泵开启回压泵,完成后,开始下钻,当起下钻工艺完成后,开启泥浆泵,停止回压泵,回到正常钻进状态;
或,
5)进入井涌、溢流工况,利用模糊控制方法进行井漏或溢流处理,使井口压力设定修正值=井口压力设定修正值+(注入流量-排出流量)*0.01,处理结束。
8.如权利要求7所述控压钻井实验装置的控制方法,其中,所述步骤2)中正常钻进模式控制方法具体步骤如下:
1)其他标志位清零;
2)若为A模式,开通A电磁阀,关闭B电磁阀,设置对应PID参数,判断井底压力变化,调整节流阀开度;
3)若为B模式开通B电磁阀,关闭A电磁阀,设置对应PID参数,判断井底压力变化,调整节流阀开度。
9.如权利要求7所述控压钻井实验装置的控制方法,其中,所述步骤5)所述模糊控制方法的具体步骤如下:
1)确定模糊变量;
2)精确量的模糊化;
3)建立模糊规则;
4)解模糊。
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