连续管井下钻具导向控制方法研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoupeng4348
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针对连续管钻井技术中的井眼轨迹控制问题,本文依据纵横弯曲连续梁理论,对钻具组合进行了力学分析;基于井史资料,拟合了地层作用力;利用多元幂积侧向切削模型,分析了侧向力与造斜率的定量关系。结果表明,改变工具面角、调整转动控制短节巴掌的行程,造斜率可达12°/30m。对工具面转速控制系统进行了动力学分析,基于转动控制短节的机械结构,建立了以电机电压为输入,工具面角转速为输出的转速控制模型。应用上述模型,设计了一组基于控制工具面角转速,继而改变造斜率的策略。计算分析表明,该策略可以实现井眼轨迹控制系统的需求。将最大造斜率作为约束条件,结合工具面角转速策略与运动学原理,并基于李亚普诺夫直接法和自适应反步原理,分别设计了以时间、垂深为变量的井眼轨迹控制系统,并验证了闭环系统全局一致渐近稳定。使用Simulink进行了井斜平面和水平面内的井眼轨迹跟踪数值仿真,对比了不同最大造斜率下系统对井眼轨迹跟踪效果,分析了系统增益对跟踪性能的影响。
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