JP2016505742A - ボアホール装置の計算モデルの演算パラメータの決定方法と装置、電子制御装置およびボアホール装置 - Google Patents
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Abstract
Description
−ドリルストリングを駆動中に、駆動システムによって提供されるトルクをある期間に亘って変動させるように駆動システムを制御するステップと、
−前記期間中にドリルストリングの回転頂端駆動速度を獲得するステップと、
−前記変動するトルクと前記獲得した回転頂端駆動速度とから、推定トルク−速度伝達関数を計算するステップと、
−前記推定トルク−速度伝達関数とボアホール装置の計算モデルから計算されたトルク−速度伝達関数とをマッチングさせるステップと、
−マッチングされた前記推定トルク−速度伝達関数と前記計算されたトルク−速度伝達関数とから、演算パラメータを決定するステップと、を備える。
−ドリルストリングを駆動中に、駆動システムによって提供されるトルクをある期間に亘って変動させるように駆動システムを制御し、
−前記期間中にドリルストリングの回転頂端駆動速度を獲得し、
−前記変動するトルクと測定された回転頂端駆動速度とから、推定トルク−速度伝達関数を計算し、
−前記推定トルク−速度伝達関数とボアホール装置の計算モデルから計算されたトルク−速度伝達関数とをマッチングさせ、
−マッチングされた前記推定トルク−速度伝達関数と前記計算されたトルク−速度伝達関数とから、演算パラメータを決定する、ように構成されたコンピュータ制御の演算パラメータ制御システムを備える装置が提供される。
H(s)=可変トルク伝達関数(以下、Hと記す)
M(s)=擾乱反応または移動度関数(以下、Mと記す)。
すなわち、
時間変動周波数トルク制御信号は、図8a、8b、8c、8dおよび8eに概略的に示すように、異なる時間変動周波数を有する2つの時間変動周波数信号の重畳によって構築される。これらの図において、横軸は時間t[s]を表す。
Ks=451Nm/rad
Jd=1190kgm2
Jb=667kgm2。
Claims (24)
- 地中構造中にボアホールを掘削するボアホール装置の計算モデルの演算パラメータをコンピュータ制御で決定する方法であって、
前記ボアホール装置は、回転駆動システムと、ドリルビットと前記回転駆動システムに接続された頂端とを備えるボトムホールアセンブリを有するドリルストリングと、前記駆動システムの回転駆動速度を制御する速度制御装置と、を備え、
本方法は、
−前記ドリルストリングを駆動中に、前記駆動システムによって提供されるトルクをある期間に亘って変動させるように前記駆動システムを制御するステップと、
−前記期間中に前記ドリルストリングの回転頂端駆動速度を獲得するステップと、
−前記変動するトルクと前記獲得した回転頂端駆動速度とから、推定トルク−速度伝達関数を計算するステップと、
−前記推定トルク−速度伝達関数と、前記ボアホール装置の前記計算モデルから計算されたトルク−速度伝達関数と、をマッチングさせるステップと、
−マッチングされた前記推定トルク−速度伝達関数と前記計算されたトルク−速度伝達関数とから前記演算パラメータを決定するステップと、を備えることを特徴とする方法。 - 前記速度制御装置は、トルク制御信号を前記駆動システムに提供し、前記駆動システムによって提供される前記トルクは、時間変動信号周波数を有するトルク制御信号を適用することによって変動させられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記速度制御装置は、設定トルク制御信号を前記駆動システムに提供し、前記駆動システムによって提供される前記トルクは、前記設定トルク制御信号に時間変動信号周波数を有するトルク制御信号を重畳することによって変動させられることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。
- 前記トルク制御信号は、設定期間に亘って指数関数的に変動する信号周波数を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 前記トルク制御信号は、それぞれの信号が、設定期間に亘って変動する信号周波数の異なるものを有する複数の信号の前記設定期間に亘る重畳であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 前記マッチングは、前記推定トルク−速度伝達関数と等価なトルク−速度伝達関数との振幅と相のマッチングを含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記演算パラメータは、前記適用した変動するトルクと前記獲得された頂端駆動速度が所定のコヒーレンス度に達する場合に決定されることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 前記変動するトルクと頂端駆動速度が所定のコヒーレンス度に達しない場合、前記制御するステップ、前記獲得するステップ、前記計算するステップおよび前記マッチングさせるステップを繰り返して、この繰り返しから前記演算パラメータを決定することを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記駆動システムによって与えられた前記トルクは、前記期間に亘って変動させられて、前記ドリルストリングの前記回転頂端駆動速度の限定された変動を提供することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 前記ボアホール装置は、前記ボトムホールアセンブリがオフボトムの状態で作動することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の方法。
- 前記計算モデルは、前記ボアホールが掘削される実際の地中構造を表したものを含むことを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の方法。
- 前記ドリルストリングが遭遇する減衰は、マッチングされた前記推定トルク−速度伝達関数と前記計算されたトルク−速度伝達関数とから決定されることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の方法。
- 前記演算パラメータの前記決定は、前記ドリルストリングの一部が変更された後に繰り返されることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の方法。
- 前記演算パラメータの前記決定は、周期的に繰り返されることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の方法。
- 前記計算モデルは、状態空間モデル、等価電気回路モデル、等価な機械的なねじり−ばね慣性モデル、セグメント化モデル、連続時間モデル、離散時間モデル、周波数領域モデル、および機械的および電気的伝送線路モデルを含む波動伝播モデルのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の方法。
- 前記ボアホール装置から離れたコンピュータシステム内で実行されることを特徴とする請求項1から15のいずれかに記載の方法。
- 調整パラメータは、決定された演算パラメータから前記速度制御装置に提供されることを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載の方法。
- 地中構造中にボアホールを掘削するボアホール装置の計算モデルの演算パラメータをコンピュータ制御で決定する装置であって、
前記ボアホール装置は、回転駆動システムと、ドリルビットと前記回転駆動システムに接続された頂端とを備えるボトムホールアセンブリを有するドリルストリングと、前記駆動システムの回転駆動速度を制御する速度制御装置と、を備え、
本装置は、
−前記ドリルストリングを駆動中に、前記駆動システムによって提供されるトルクがある期間に亘って変動させるように前記駆動システムを制御し、
−前記期間中に前記ドリルストリングの回転頂端駆動速度を獲得し、
−前記変動するトルクと前記獲得した回転頂端駆動速度とから、推定トルク−速度伝達関数を計算し、
−前記推定トルク−速度伝達関数と、前記ボアホール装置の前記計算モデルから計算されたトルク−速度伝達関数と、をマッチングさせ、
−前記マッチングされた推定トルク−速度伝達関数と前記計算されたトルク−速度伝達関数とから前記演算パラメータを決定する、ように構成されたコンピュータ制御の演算パラメータ制御システムを備えることを特徴とする装置。 - 前記演算パラメータ制御システムは、請求項2から16のいずれかに記載の方法に従って前記演算パラメータを決定するように構成されていることを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記演算パラメータ制御システムは、前記速度制御装置に作動可能に接続されて、決定された演算パラメータから調整パラメータを前記速度制御装置に提供するように構成されていることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の装置。
- 前記演算パラメータ制御システムは、前記駆動システムによって提供されるトルクをある期間に亘って変動させる時間変動周波数信号を生成するように構成された信号発生部を備えることを特徴とする請求項18から20のいずれかに記載の装置。
- 地中構造中にボアホールを掘削するボアホール装置の回転駆動システムの回転駆動速度を制御する電子制御装置であって、
前記ボアホール装置は、ドリルビットと回転駆動システムに接続された頂端とを備えるボトムホールアセンブリを有するドリルストリングと、前記駆動システムの回転駆動速度を制御する速度制御装置と、を備え、
本電子制御装置は、
時間変動周波数トルク制御信号を提供するデータを受け取るデータ入力と、
請求項1〜16のいずれかに記載の方法に従って決定された演算パラメータから得られた調整パラメータを受け取るデータ入出力と、を備えることを特徴とする電子制御装置。 - 前記時間変動周波数トルク制御信号を提供する信号発生部を備えることを特徴とする請求項22に記載の電子制御装置。
- 地中構造中にボアホールを掘削するボアホール装置であって、
回転駆動システムと、
ドリルビットと前記回転駆動システムに接続された頂端とを備えるボトムホールアセンブリを有するドリルストリングと、
前記駆動システムの回転駆動速度を制御する速度制御装置と、
前記速度制御装置に調整パラメータを提供するために前記速度制御装置に作動可能に接続されて、請求項18から21のいずれかに従って演算パラメータをコンピュータ制御で決定する装置と、を備えることを特徴とするボアホール装置。
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