钻井机器人的连续油管钻压和钻速控制模型

摘要：

连续油管钻井机器人利用机身内外的钻井液压力差作为动力源,可在牵引连续油管的同时加载钻压.以钻井机器人为基础,建立连续油管钻柱动力学模型,并推导出通过钻井液排量控制钻压和钻速的单参数控制数学模型;对钻井机器人引入调速回路,建立具有调速功能的钻柱动力学模型;在溢流阀调定压力大于机身内外压差时,推导出利用钻井液排量和节流阀流通面积两种参数控制钻压、钻速的数学模型,在溢流阀调定压力小于机身内外压差时,推导出利用钻井液排量、节流阀流通面积和溢流阀调定压力3种参数控制钻压、钻速的数学模型;以11.43 cm(4.5英寸)井眼为例,对上述3种数学模型进行了分析.分析结果表明:钻压、钻速随钻井液排量的增加基本呈线性增加,在钻井液排量大于0.005 m3/s时,钻井机器人能够向前爬行,在钻井液排量大于0.005 7 m3/s时,钻头能够正常钻进;调节节流阀流通面积和溢流阀调定压力,可以在一定范围内无级调钻压和钻速;3种控制方法相结合,可以实现小排量、大钻压,及大排量、小钻压等钻井参数的控制.以控制模型为基础,针对不同井下工况建立钻进工艺的专家数据库,以钻井机器人为“大脑”,结合井下随钻测量数据就能够实现闭环控制,自动钻进.

关键词：连续油管钻井、钻井机器人、钻压、钻速、控制模型

所属期刊栏目：40

分类号：TE242(钻井工程)

资助基金：四川省重点研发项目;西南石油大学青年科技创新团队资助;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2019-11-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1255-1262