>[0092] 如上所述，在本公開內容的一些實施例中，可以在處理器中處理能量優化算法以 實現期望的鉆井速度，并且可以根據優化算法的輸出來控制鉆柱的轉速。舉例來說，控制單 元370可以是從控制器，其控制頂驅裝置30等等以根據優化算法的輸出來控制鉆柱被驅動 的轉速。特別地，主（例如內置）控制系統可以控制頂驅裝置等等以用期望的轉速驅動鉆 柱，并且從控制器可以控制頂驅裝置等等以用大約/接近期望轉速的轉速來驅動鉆柱。使 用此從控制器意味著，可以修改現有的控制系統以實施根據本發明的控制方法。
[0093] 以上引用的所有參考文獻出于所有目的以引用的方式并入在此。雖然上文已經結 合具體的設備和方法說明了本公開內容的原理，但是應當清楚地理解，這個說明只是舉例 做出的，并且不是用作對本發明的范圍的限制。
[0094]本發_的相關編號條款
[0095] [條款1] 一種用于控制鉆井系統的方法，所述鉆井系統包括驅動系統、鉆柱和鉆 頭，其中，所述驅動系統在鉆井過程期間旋轉所述鉆柱以穿過地層鉆出井眼，所述方法包 括：
[0096] 接收所述鉆柱的期望/設定轉速；
[0097] 確定沿著所述旋轉鉆柱上行的旋轉能量的上行能量分量；
[0098] 確定沿著所述旋轉鉆柱下行的能量的下行能量分量；以及
[0099] 推導約束所述下行旋轉能量的用于所述鉆柱的最優轉速。
[0100] [條款2]根據條款1所述的方法，其進一步包括：
[0101] 控制所述驅動系統以在所述最優轉速下旋轉所述鉆柱。
[0102] [條款3]根據條款1或2所述的方法，其中，所述驅動系統包括頂驅裝置。
[0103] [條款4]根據前述條款中的任一項所述的方法，其中，所述確定所述上行能量分 量和所述確定所述下行能量分量包括測量所述鉆柱的實際轉速、施加到所述鉆柱的扭矩和 所述鉆柱的旋轉阻抗中的至少一項，以及處理所述鉆柱的所述實際轉速、施加到所述鉆柱 的所述扭矩和所述鉆柱的所述旋轉阻抗中的所述至少一項的測量值，以確定所述上行能量 分量和所述下行能量分量。
[0104] [條款5]根據前述條款中的任一項所述的方法，其中，所述最優轉速包括這樣一 個轉速，所述轉速組合了對所述最優轉速相對于所述期望/設定轉速的變化和所述下行能 量分量的約束條件。
[0105] [條款6]根據前述條款中的任一項所述的方法，其中，對所述最優轉速或者最大 或最小轉速或者這兩個轉速設置附加界限。
[0106] [條款7]根據前述條款中的任一項所述的方法，其中，所述鉆柱的所述轉速包括 所述鉆柱的角速度。
[0107] [條款8] -種用于控制鉆井系統的方法，所述鉆井系統包括驅動系統、鉆柱和鉆 頭，其中，所述驅動系統在鉆井過程期間旋轉所述鉆柱以穿過地層鉆出井眼，所述系統包 括：
[0108] 控制系統，其經配置以驅動所述鉆柱以期望/設定轉速旋轉；
[0109] 一個或多個傳感器，其與所述驅動系統和所述鉆柱中的至少一個聯接，并且經配 置以測量參數以便確定沿所述旋轉鉆柱行進的上行能量分量和下行能量分量；以及
[0110] 處理器，其經配置以處理所述鉆柱的最優轉速以提供約束所述下行旋轉能量的所 述鉆柱的最優轉速。
[0111] [條款9] 一種用于控制鉆井系統的方法，所述鉆井系統包括驅動系統、鉆柱和鉆 頭，其中，所述驅動系統在鉆井過程期間旋轉所述鉆柱以穿過地層鉆出井眼，所述方法包 括：
[0112] 接收所述鉆柱的期望/設定轉速；
[0113] 確定沿著所述旋轉鉆柱下行的能量的下行能量分量；以及
[0114] 推導所述鉆柱的最優轉速，其中，所述最優轉速和期望轉速之間的變化與所述下 行旋轉能量的組合被最小化。
【主權項】
1. 一種用于控制鉆井系統的方法，所述鉆井系統包括驅動系統、鉆柱和鉆頭，其中，所 述驅動系統在鉆井過程期間旋轉所述鉆柱以穿過地層鉆出井眼，所述方法包括： 設定所述鉆柱的期望轉速V。； 接收所述鉆井系統的屬性測量值，并且由此推導所述鉆柱的轉速的與上行旋轉能量相 關的分量Vup; 通過優化一個表達式來確定所述鉆柱的轉速V，所述表達式調和了下面兩個沖突的目 標：（i)維持以V。為中心的穩定轉速，和（ii)使下行旋轉能量最小化，所述優化表達式基于 和V up表達V ;以及 控制所述驅動系統以使所述鉆柱以V旋轉。2. 根據權利要求1所述的方法，其中，重復地執行：接收屬性測量值以及由此推導V和 vup;確定下一轉速V ;以及控制所述驅動系統。3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述驅動系統包括頂驅裝置。4. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，優化的表達式包含殘余校正項，以考 慮所述轉速在大于所述鉆井系統的諧振時間的時間標度上的長期平均化。5. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，向V up應用高通濾波器，且所述高通 濾波器的截止頻率小于所述鉆井系統的諧振頻率。6. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，向V up應用低通濾波器，且所述低通 濾波器的截止頻率大于所述鉆井系統的諧振頻率。7. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，對V強加最大和/或最小界限。8. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，由包括下面各項的測量到的屬性推 導vup:所述鉆柱的實際轉速和所述鉆柱中的扭矩T。9. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，進一步包括： 測量所述鉆井系統的屬性，Vup由所述屬性推導出。10. -種用于控制鉆井系統的控制器，所述鉆井系統包括驅動系統、鉆柱和鉆頭，其中， 所述驅動系統在鉆井過程期間旋轉所述鉆柱以穿過地層鉆出井眼，所述控制器經配置以執 行根據權利要求中1到8任一項所述的方法。11. 一種根據權利要求10所述的控制器與用于測量鉆井系統的屬性值的一或多個傳 感器的組合，V up是由所述屬性推導出。12. -種鉆井系統，其包括驅動系統、鉆柱和鉆頭，其中，所述驅動系統在鉆井過程期間 旋轉所述鉆柱以穿過地層鉆出井眼； 其中，所述鉆井系統進一步包括根據權利要求10所述的控制器，或者根據權利要求11 所述的控制器與傳感器的組合。13. -種計算機程序，其包括代碼，所述代碼當在計算機上運行時，使得所述計算機執 行根據權利要求1到8中任一項所述的方法。14. 一種存儲計算機程序的計算機可讀介質，所述計算機程序包括代碼，所述代碼當在 計算機上運行時，使得所述計算機執行根據權利要求1到8中任一項所述的方法。
【專利摘要】本公開內容提供一種用于控制鉆井系統的方法，所述鉆井系統包括驅動系統、鉆柱和鉆頭。所述驅動系統在鉆井過程期間旋轉所述鉆柱以穿過地層鉆出井眼。所述方法包括：設定所述鉆柱的期望轉速v0；接收所述鉆井系統的屬性測量值，并且由此推導所述鉆柱的轉速的與上行旋轉能量相關的分量vup；通過優化一個表達式來確定所述鉆柱的轉速v，所述表達式調和了下面兩個沖突的目標：(i)維持以v0為中心的穩定轉速，和(ii)使下行旋轉能量最小化，所述優化表達式基于v0和vup表達v；以及控制所述驅動系統以使所述鉆柱以v旋轉。
【IPC分類】E21B44/00, G05B19/02
【公開號】CN105143599
【申請號】CN201480017036
【發明人】B·P·杰夫賴伊斯
【申請人】普拉德研究及開發股份有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2014年3月19日
【公告號】WO2014147575A1