System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统及方法技术方案_技高网

一种高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统及方法技术方案

技术编号:43653729 阅读:16 留言:0更新日期:2024-12-13 12:47
本发明专利技术提供一种高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统和方法,在井下快速完成测量数据获取、轨迹比对,依靠人工智能预测快速输出高精度的控制指令;该控制系统包括姿态测量单元;中控单元与姿态测量单元通讯连接;中控单元内的实钻轨迹计算程序模块获取姿态测量单元的测量数据计算生成实钻轨迹;设计轨迹模块获取从地面系统下传的设计轨迹;自闭环控制程序获取实钻轨迹和设计轨迹,并比较t0到t1时刻的偏差量Δ;控制指令人工智能预测模块被配置为:当偏差量Δ大于ε时,控制指令人工智能预测模块重新设计钻头前m米的待钻轨迹,待钻轨迹与设计轨迹的连接处完全接合;获取待钻轨迹和钻井作业参数,并输出得到新的旋转导向工具控制指令。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气勘探开发钻井领域,具体而言,涉及一种高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统及方法


技术介绍

1、专利申请号为202311781609 .2的一种井眼轨迹井下闭环控制实现方法,其能够在井下完成实钻轨迹的计算,其操作方式如下:s1、向井下中控发送井深信息和控制指令;s2、记录当前井深信息d0对应的当前时刻t0;s3、读取各姿态传感器测量数据;s4、数据匹配分析,当匹配度最高时,标记时间为t1,通过轨迹计算得到t1时刻姿态传感器1位置处的井深信息d1,完成井眼轨迹的计算;s5、将控制指令中的轨迹要求与计算得到的井眼轨迹进行对比,调整旋转导向执行力参数,使实钻轨迹与控制指令相符合。

2、其虽然可以在井下完成实钻轨迹计算,减少了测量数据上传至地面完成实钻轨迹计算的时间,同时井下采用pid自反馈控制完成数据测量、比较和执行,能够完成井下自反馈过程,但在实际使用过程中,至少存在如下问题:

3、1、井下轨迹计算的距离间隔为两个姿态传感器的间距,使得控制指令的调整间距也受该距离约束,因此控制指令的准确性受到影响;

4、2、采用pid自反馈控制,在钻进过程中,控制指令随钻进进程不断变化,是一个动态的变化过程,但pid的动态品质余度不大,闭环动态品质对pid增益的变化敏感,因此需要经常根据环境变化来调整pid增益,导致指令输出准确度不高;

5、3、pid控制器直接取目标和实际行为之间的误差并不完全合理,使得其在输出过程中出现超调,指令输出缓慢;

6、4、pid控制中的积分环节,对抑制常值扰动的效果显著,但是无扰动时,积分环节使得系统的动态特性变差,导致井下闭环控制的反应迟钝,容易产生震荡和控制量饱和的副作用,而对于随时间变化的扰动,积分环节的抑制能力又不显著。


技术实现思路

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【技术保护点】

1.一种高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:

2.根据权利要求1所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述实钻轨迹计算程序模块集成于中控单元,并且被进一步配置为:

3.根据权利要求1所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述控制指令人工智能预测模块集成于中控单元,并且被进一步配置为:

4.根据权利要求3所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述钻头处井斜a、钻头处方位b、钻头后方n米内钻具形态数据c的异常数据清洗方法被进一步配置为:

5.根据权利要求3所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述钻头前m米内的井斜变化率i和变化方向j的异常数据清洗方法被进一步配置为:

6.根据权利要求3所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述钻头前m米内钻压平均值d、转速平均值e、扭矩平均值f、钻时g、排量平均值h的异常数据清洗方法被进一步配置为:

7.根据权利要求3所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述数据增强方法被进一步配置为:对沿井深清洗完的数据进行空缺值补全以及数据加密插值,使数据完全且平滑。

8.根据权利要求3所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述将构建的样本集分为训练集、验证集和测试集于机器学习模型上进行训练、验证和测试的方法被进一步配置为:所述测试集为某一口或几口井的样本;所述训练集和验证集为与测试集不同的其它井中获取的样本;采用乱序方式从不同井的样本中抽取80%的数据作为训练集,剩下的20%数据作为验证集。

9.根据权利要求2所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述实时匹配和参考值R的方法被进一步配置为:以Δt为时间窗口对进行滑动取数,每滑动到一个位置时,都将此时的与做数据匹配分析,当匹配度最高时,将该时刻记为t1。

10.一种高精度井眼轨迹井下自闭环控制方法,其特征在于,运用了权利要求1-9任一所述的井下自闭环控制系统,所述井下自闭环控制方法包括:

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【技术特征摘要】

1.一种高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:

2.根据权利要求1所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述实钻轨迹计算程序模块集成于中控单元,并且被进一步配置为:

3.根据权利要求1所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述控制指令人工智能预测模块集成于中控单元,并且被进一步配置为:

4.根据权利要求3所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述钻头处井斜a、钻头处方位b、钻头后方n米内钻具形态数据c的异常数据清洗方法被进一步配置为:

5.根据权利要求3所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述钻头前m米内的井斜变化率i和变化方向j的异常数据清洗方法被进一步配置为:

6.根据权利要求3所述的高精度井眼轨迹井下自闭环控制系统,其特征在于,所述钻头前m米内钻压平均值d、转速平均值e、扭矩平均值f、钻时g、排量平均值h的异常数据清洗方法被进一步配置为:

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【专利技术属性】
技术研发人员:宋殿光马慧斌刘庆成张福亮岳步江毛星李娜石林孙炳章胡雄
申请(专利权)人:四川天石和创科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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