精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法及系統(tǒng)，其中，該方法包括：實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿泵的排量、回壓泵的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值；根據(jù)獲取的泥漿泵的排量、回壓泵的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，該預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓鉆井的安全要求；將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值。該方案通過(guò)當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)泥漿泵的排量、回壓泵的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，可以提高對(duì)精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥調(diào)節(jié)的有效性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及精細(xì)控壓鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】，特別設(shè)及一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方 法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 精細(xì)控壓鉆井技術(shù)是一項(xiàng)可W實(shí)現(xiàn)平衡或近平衡鉆井的技術(shù)。其目的在于確定井 底壓力窗口，精確控制環(huán)空壓力剖面，使整個(gè)井筒的壓力維持在地層孔隙壓力和破裂壓力 之間，解決鉆井中的難題。其工作流程為；在封閉的循環(huán)系統(tǒng)中，鉆井液從泥漿罐中通過(guò) 鉆井累進(jìn)入立管下降到鉆桿，通過(guò)浮閥和鉆頭上部的環(huán)空，然后從旋轉(zhuǎn)控制裝置下方的環(huán) 形防噴器流出。再通過(guò)一系列的節(jié)流閥到振動(dòng)篩或脫氣裝置，最后回到泥漿罐。其控制壓 力原理是；在鉆井過(guò)程中，井筒內(nèi)的地層壓力平衡方程為；井底壓力=井口回壓+靜液壓力 +環(huán)空壓耗，在實(shí)際鉆井工作中，由于靜液壓力、環(huán)空壓耗在既定井眼情況、鉆井液性能及一 定流量條件下是相對(duì)不變的，只有井口回壓易于改變，因此可通過(guò)控制井口回壓，使井底壓 力在適合的區(qū)間，實(shí)現(xiàn)不漏不溢、或者有控制的微漏失或者微溢流。視壓力平衡所需，通過(guò) 調(diào)節(jié)節(jié)流管匯上的節(jié)流閥開(kāi)度來(lái)改變井口回壓，最終達(dá)到井筒的壓力平衡，提高鉆井的安 全性。
[0003] 精細(xì)控壓鉆井正常工作的關(guān)鍵是能夠穩(wěn)定準(zhǔn)確的控制節(jié)流閥開(kāi)度，而要實(shí)現(xiàn)該一 目標(biāo)，必須要建立精確地精細(xì)控壓鉆井控制計(jì)算模型，但一方面，由于要考慮多個(gè)參數(shù)，如 回壓、流體密度、流體流變性、環(huán)空液位、水力摩阻和井眼幾何形態(tài)等，即使建立起的控制計(jì) 算模型，其結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜，難W實(shí)現(xiàn)精確的控制；另一方面，從工程應(yīng)用角度，建立的控制 模型需盡量簡(jiǎn)化，在不確定性因素的影響下仍能維持良好的性能，且要求控制算法簡(jiǎn)單，易 于實(shí)現(xiàn)，W滿足實(shí)時(shí)控制的需要，且實(shí)際鉆井過(guò)程常常具有非線性、時(shí)變性和不確定性；因 此使得難于建立起精確的精細(xì)控壓鉆井控制計(jì)算模型。
[0004] 目前，現(xiàn)有技術(shù)中精細(xì)控壓鉆井采用PID(比例-積分-微分）控制方法來(lái)控制 節(jié)流閥的調(diào)節(jié)，但PID控制方法只能W-組固定不變的PID參數(shù)去適應(yīng)鉆井過(guò)程的不確定 因素，往往不能完全符合鉆井井筒地層系統(tǒng)該種多變量禪合、非線性、大時(shí)滯等復(fù)雜系統(tǒng)， 且當(dāng)PID參數(shù)變化超過(guò)一定范圍時(shí)，鉆井井筒地層系統(tǒng)的性能會(huì)明顯變差，甚至無(wú)法達(dá)到 要求，使得在控制鉆井井筒地層系統(tǒng)中節(jié)流閥開(kāi)度的過(guò)程中，不能克服鉆井井筒地層系統(tǒng) 的多變量禪合、非線性、大時(shí)滯等不確定性的影響，降低對(duì)精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥調(diào)節(jié)的有效 性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法，W提高對(duì)精細(xì)控壓鉆 井節(jié)流閥調(diào)節(jié)的有效性。該方法包括：實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì) 控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值；根據(jù)獲取的泥漿累的排 量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥 開(kāi)度值，該預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓鉆井的安全要求；將當(dāng)前時(shí) 刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值。
[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中，將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的 節(jié)流閥開(kāi)度值，包括：根據(jù)精細(xì)控壓鉆井的鉆井工況，設(shè)定精細(xì)控壓鉆井各個(gè)時(shí)刻的參考井 口回壓，該參考井口回壓對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓鉆井的安全要求；實(shí)時(shí)將預(yù)測(cè)的節(jié) 流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井口回壓與所述參考井口回壓做比較，獲得二者的井口回壓之差；根據(jù) 所述二者的井口回壓之差計(jì)算與該井口回壓之差對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度值；根據(jù)計(jì)算出來(lái)的節(jié) 流閥開(kāi)度值，調(diào)整獲取的泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，并根據(jù)調(diào)整后的 泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，重新預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期 內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值；將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為重新預(yù)測(cè)的節(jié) 流閥開(kāi)度值。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的 節(jié)流閥開(kāi)度值之后，還包括；檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)指定時(shí)刻的井底壓力； 將檢測(cè)到的指定時(shí)刻井底壓力對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度減去預(yù)測(cè)的該指定時(shí)刻的節(jié)流閥開(kāi)度值， 得出二者的節(jié)流閥開(kāi)度值之差；將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)指定時(shí)刻之后的節(jié)流閥 的開(kāi)度，調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值與所述節(jié)流閥開(kāi)度值之差的和。
[000引本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，W提高對(duì)精細(xì)控壓 鉆井節(jié)流閥調(diào)節(jié)的有效性。該系統(tǒng)包括；傳感器，用于實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù) 設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，并將獲取 的泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值輸出給精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng) 之外的計(jì)算設(shè)備；接收接口，用于接收所述計(jì)算設(shè)備發(fā)送的當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期 內(nèi)的節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值，該節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值是所述計(jì)算設(shè)備根據(jù)獲取的泥漿累的排量、 回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值預(yù)測(cè)得到的，該節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精 細(xì)控壓鉆井的安全要求；節(jié)流閥，用于將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào) 整為節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，還包括；輸入設(shè)備，用于接收用戶(hù)根據(jù)精細(xì)控壓鉆井的鉆井工 況，設(shè)定的精細(xì)控壓鉆井各個(gè)時(shí)刻的參考井口回壓，該參考井口回壓對(duì)應(yīng)的井底壓力符合 精細(xì)控壓鉆井的安全要求；比較器，用于節(jié)流閥將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥 的開(kāi)度調(diào)整為節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值之前，將節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井口回壓與所述參考井 口回壓做比較，獲得二者的井口回壓之差；輸出接口，用于將所述井口回壓之差輸送給所述 計(jì)算設(shè)備；所述接收接口，還用于接收所述計(jì)算設(shè)備發(fā)送的新的當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣 周期內(nèi)的節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值，該新的節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值是所述計(jì)算設(shè)備根據(jù)所述井口回壓 之差調(diào)整獲取的泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值后，重新預(yù)測(cè)得到的；所述 節(jié)流閥，還用于將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為新的節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi) 度值。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，還包括；檢測(cè)器，用于所述節(jié)流閥將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周 期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值之后，實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期 內(nèi)指定時(shí)刻的井底壓力；減法器，用于將檢測(cè)到的指定時(shí)刻井底壓力對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度減 去該指定時(shí)刻的節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值，得出二者的節(jié)流閥開(kāi)度值之差；所述節(jié)流閥，還用于將 當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)指定時(shí)刻之后的節(jié)流閥的開(kāi)度，調(diào)整為節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值 與所述節(jié)流閥開(kāi)度值之差的和。
[0011] 在本發(fā)明實(shí)施例中，由于通過(guò)當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井 系統(tǒng)中泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，來(lái)預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣 周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，可W很好地克服精細(xì)控壓鉆井過(guò)程中各種不確定性和復(fù)雜變化對(duì) 井底壓力控制的影響；該預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓鉆井的安全要 求，并根據(jù)預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值來(lái)調(diào)整節(jié)流閥的開(kāi)度，從而可W提高對(duì)精細(xì)控壓鉆井節(jié)流 閥調(diào)節(jié)的有效性，進(jìn)而可W使得精細(xì)控壓鉆井過(guò)程中井底壓力有效維持平衡。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不 構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0013] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法的流程圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)的示意圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì) 本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0017] 在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法，如圖1所示，該 方法包括：
[0018] 步驟101 ;實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥 漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值；
[0019] 步驟102 ;根據(jù)獲取的泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè) 當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，該預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井底壓力 符合精細(xì)控壓鉆井的安全要求；
[0020] 步驟103 ;將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流閥 開(kāi)度值。
[0021] 由圖1所示的流程可知，在本發(fā)明實(shí)施例中，由于通過(guò)當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前 預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，來(lái)預(yù)測(cè) 當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，可W很好地克服精細(xì)控壓鉆井過(guò)程中各 種不確定性和復(fù)雜變化對(duì)井底壓力控制的影響；該預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井底壓力符 合精細(xì)控壓鉆井的安全要求，并根據(jù)預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值來(lái)調(diào)整節(jié)流閥的開(kāi)度，從而可W 提高對(duì)精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥調(diào)節(jié)的有效性，進(jìn)而可W使得精細(xì)控壓鉆井過(guò)程中井底壓力有 效維持平衡。
[0022] 具體實(shí)施時(shí)，可W通過(guò)傳感器等器件來(lái)實(shí)時(shí)采集當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí) 長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，如圖2所示（圖 2中實(shí)線為鉆井液流動(dòng)線路，虛線為精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥調(diào)節(jié)的控制線路），該傳感器可W 分別安裝在泥漿累201、節(jié)流閥202 W及回壓累203處，并通過(guò)將采集到的當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前 時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值 等數(shù)據(jù)傳輸給非線性預(yù)測(cè)裝置205,該非線性預(yù)測(cè)裝置205根據(jù)接收的當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí) 刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值等 數(shù)據(jù)，來(lái)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，并將預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi) 度值傳輸給節(jié)流閥202, W便節(jié)流閥202將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的開(kāi)度調(diào)整為 預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值，泥漿池204中的鉆井液通過(guò)調(diào)整過(guò)開(kāi)度的節(jié)流閥202進(jìn)入井筒206 中，W使得精細(xì)控壓鉆井井筒206的井口回壓在控制要求范圍內(nèi)，進(jìn)而使得精細(xì)控壓鉆井 井筒206的井底壓力達(dá)到控制要求的同時(shí)符合精細(xì)控壓鉆井的安全要求。
[0023] 具體實(shí)施時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何根據(jù)泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流 閥的開(kāi)度值來(lái)預(yù)測(cè)節(jié)流閥開(kāi)度值，具體的，上述非線性預(yù)測(cè)裝置205預(yù)測(cè)節(jié)流閥開(kāi)度值的 過(guò)程可W通過(guò)非線性預(yù)測(cè)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，該非線性預(yù)測(cè)模型具體可W采用現(xiàn)有的W下公式：
[0024] ?X (k) = fp [?X 化-1),?U 化-1),?V 化-1) ] (1)
[002引?y似=gp [?X似] 似
[0026] fp為根據(jù)前一時(shí)刻用于計(jì)算井底壓力的狀態(tài)參數(shù)?X化-1)(例如，回壓累排量）、 前一時(shí)刻節(jié)流閥開(kāi)度?U化-1) W及前一時(shí)刻泥漿累累速?V化-1)(或泥漿累排量），來(lái)計(jì) 算當(dāng)前時(shí)刻用于計(jì)算井底壓力的狀態(tài)參數(shù)?X(k)的計(jì)算模型；gp為根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻用于計(jì) 算井底壓力的狀態(tài)參數(shù)?x(k)來(lái)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的預(yù)測(cè)節(jié)流閥開(kāi)度值?y化)，k為當(dāng)前時(shí) 亥IJ。在鉆井的控制過(guò)程中，可W根據(jù)某時(shí)刻的用于計(jì)算井底壓力的狀態(tài)參數(shù)來(lái)計(jì)算井底壓 力的預(yù)期值，再與實(shí)測(cè)井底壓力值比較。
[0027] 具體實(shí)施時(shí)，由于預(yù)測(cè)節(jié)流閥開(kāi)度值的過(guò)程是閉環(huán)控制算法，實(shí)際鉆井過(guò)程中又 存在非線性、時(shí)變、模型失配、干擾等因素的影響，為了使預(yù)測(cè)得到的節(jié)流閥開(kāi)度值能夠及 時(shí)得到修正，達(dá)到控制要求，W提高精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，在本實(shí)施例中，將 當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值，包括；根據(jù)精 細(xì)控壓鉆井的鉆井工況，設(shè)定精細(xì)控壓鉆井各個(gè)時(shí)刻的參考井口回壓，該參考井口回壓對(duì) 應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓鉆井的安全要求；實(shí)時(shí)將預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井口回 壓與所述參考井口回壓做比較，獲得二者的井口回壓之差；根據(jù)所述二者的井口回壓之差 計(jì)算與該井口回壓之差對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度值；根據(jù)計(jì)算出來(lái)的節(jié)流閥開(kāi)度值，調(diào)整獲取的 泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，并根據(jù)調(diào)整后的泥漿累的排量、回壓累的 排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，重新預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，將當(dāng) 前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為重新預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值。具體的，可 將預(yù)測(cè)的當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井口回壓與參 考井口回壓做比較，得出每個(gè)時(shí)刻的二者的井口回壓之差，例如，可W通過(guò)W下公式來(lái)得出 每個(gè)時(shí)刻的二者的井口回壓之差；minQCr,?y) =Eiep[Hk+i/k)-y(化+i/k))]2,其中， minQ(r，?y)是每個(gè)時(shí)刻的二者的井口回壓之差，r(k+i/k)是k+i時(shí)刻的參考井口回壓， y ((k+i/k))是k+i時(shí)刻的預(yù)測(cè)節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井口回壓，i是時(shí)間步長(zhǎng)，P是當(dāng)前時(shí)刻 之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期，再計(jì)算出該井口回壓之差對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度值，根據(jù)計(jì)算出來(lái)的節(jié) 流閥開(kāi)度值調(diào)整獲取的泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，并根據(jù)調(diào)整后的 泥漿累的排量、回壓累的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，重新預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期 內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，使得重新預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值更接近參考井口回壓對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度 值；或者將預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值加上或減去與井口回壓之差對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度值，W使得 加法或減法計(jì)算后的節(jié)流閥開(kāi)度值更接近參考井口回壓對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度值。
[002引此外，在發(fā)生井漏、井涌等突發(fā)情況導(dǎo)致井底壓力發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)將預(yù)測(cè)的節(jié)流 閥開(kāi)度值調(diào)整的更接近參考井口回壓對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度值，可W保持井底壓力更平穩(wěn)地過(guò) 度為參考井口回壓對(duì)應(yīng)的井底壓力，避免施加大幅值的節(jié)流閥開(kāi)度控制量的情況，從而有 助于鉆井的順利進(jìn)行。具體的，上述設(shè)定精細(xì)控壓鉆井各個(gè)時(shí)刻的參考井口回壓的過(guò)程可 W通過(guò)W下函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0029]
【權(quán)利要求】
1. 一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括： 實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿泵的排量、回 壓泵的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值； 根據(jù)獲取的泥漿泵的排量、回壓泵的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后 預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值，該預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓 鉆井的安全要求； 將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值。
2. 如權(quán)利要求1所述的精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，將當(dāng)前時(shí)刻之 后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值，包括： 根據(jù)精細(xì)控壓鉆井的鉆井工況，設(shè)定精細(xì)控壓鉆井各個(gè)時(shí)刻的參考井口回壓，該參考 井口回壓對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓鉆井的安全要求； 實(shí)時(shí)將預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井口回壓與所述參考井口回壓做比較，獲得二者的 井口回壓之差； 根據(jù)所述二者的井口回壓之差計(jì)算與該井口回壓之差對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度值； 根據(jù)計(jì)算出來(lái)的節(jié)流閥開(kāi)度值，調(diào)整獲取的泥漿泵的排量、回壓泵的排量和節(jié)流閥的 開(kāi)度值，并根據(jù)調(diào)整后的泥漿泵的排量、回壓泵的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，重新預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí) 刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度值； 將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為重新預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，將當(dāng)前時(shí)刻 之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度值之后，還包括： 檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)指定時(shí)刻的井底壓力； 將檢測(cè)到的指定時(shí)刻井底壓力對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度減去預(yù)測(cè)的該指定時(shí)刻的節(jié)流閥開(kāi) 度值，得出二者的節(jié)流閥開(kāi)度值之差； 將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)指定時(shí)刻之后的節(jié)流閥的開(kāi)度，調(diào)整為預(yù)測(cè)的節(jié)流 閥開(kāi)度值與所述節(jié)流閥開(kāi)度值之差的和。
4. 一種精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 傳感器，用于實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)精細(xì)控壓鉆井系統(tǒng)中泥漿 泵的排量、回壓泵的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值，并將獲取的泥漿泵的排量、回壓泵的排量和節(jié) 流閥的開(kāi)度值輸出給精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)之外的計(jì)算設(shè)備； 接收接口，用于接收所述計(jì)算設(shè)備發(fā)送的當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)的節(jié)流閥預(yù) 測(cè)開(kāi)度值，該節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值是所述計(jì)算設(shè)備根據(jù)獲取的泥漿泵的排量、回壓泵的排量 和節(jié)流閥的開(kāi)度值預(yù)測(cè)得到的，該節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓鉆井的 安全要求； 節(jié)流閥，用于將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度 值。
5. 如權(quán)利要求4所述的精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 輸入設(shè)備，用于接收用戶(hù)根據(jù)精細(xì)控壓鉆井的鉆井工況，設(shè)定的精細(xì)控壓鉆井各個(gè)時(shí) 刻的參考井口回壓，該參考井口回壓對(duì)應(yīng)的井底壓力符合精細(xì)控壓鉆井的安全要求； 比較器，用于節(jié)流閥將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為節(jié)流閥預(yù) 測(cè)開(kāi)度值之前，將節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值對(duì)應(yīng)的井口回壓與所述參考井口回壓做比較，獲得二 者的井口回壓之差； 輸出接口，用于將所述井口回壓之差輸送給所述計(jì)算設(shè)備； 所述接收接口，還用于接收所述計(jì)算設(shè)備發(fā)送的新的當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi) 的節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值，該新的節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值是所述計(jì)算設(shè)備根據(jù)所述井口回壓之差調(diào) 整獲取的泥漿泵的排量、回壓泵的排量和節(jié)流閥的開(kāi)度值后，重新預(yù)測(cè)得到的； 所述節(jié)流閥，還用于將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為新的節(jié)流 閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值。
6.如權(quán)利要求4或5所述的精細(xì)控壓鉆井節(jié)流閥的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 檢測(cè)器，用于所述節(jié)流閥將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)節(jié)流閥的開(kāi)度調(diào)整為節(jié)流 閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值之后，實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)指定時(shí)刻的井底壓力； 減法器，用于將檢測(cè)到的指定時(shí)刻井底壓力對(duì)應(yīng)的節(jié)流閥開(kāi)度減去該指定時(shí)刻的節(jié)流 閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值，得出二者的節(jié)流閥開(kāi)度值之差； 所述節(jié)流閥，還用于將當(dāng)前時(shí)刻之后預(yù)設(shè)個(gè)采樣周期內(nèi)指定時(shí)刻之后的節(jié)流閥的開(kāi) 度，調(diào)整為節(jié)流閥預(yù)測(cè)開(kāi)度值與所述節(jié)流閥開(kāi)度值之差的和。
【文檔編號(hào)】E21B21/10GK104481436SQ201410742931
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】姜英健, 馬鵬鵬, 周英操, 張興全, 王瑛, 劉偉, 王凱, 周泊奇, 劉子帥, 王偉, 崔堂波 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院