控压钻井井口回压控制技术仿真研究

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1、石油机械CHINAPETR0LEUMMACHINERY2014年第42卷第2期●钻井技术与装备控压钻井井口回压控制技术仿真研究王洋韩来聚步玉环李宗清曹强都美静(1．中国石油大学(华东)石油工程学院2．中石化胜利石油工程有限公司3．中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院4．胜利油田鲁明油气勘探开发有限公司)摘要：控压钻井中，为解决井口回压控制过程中的极端非线性难题，设计了一种基于人工神经网络的“辨识器-控制器”控制系统。以径向基函数神经网络为框架构建了辨识器和控制器的基本结构，设计了径向基函数神经网络与比例环节相并联的控制器。为验证控制

2、效果，建立了井口回压系统的非线性数学模型，应用Matlab软件进行仿真，在给定条件分别为1、2和3MPa时系统均稳定收敛，调节时间5S左右，超调量小于10％。人工神经网络控制方法能快速跟踪控制信号且超调量小，有效地解决了井口回压系统中的非线性控制难题。关键词：控压钻井；井口回压；人工神经网络；非线性；数学模型；仿真中图分类号：TE249文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．02．003TheSimulationofWellheadBackPressureControlTechnologyfor

3、ManagedPressureDrillingWangYangHanLaijuBuYuhuanLiZongqingCaoQiangDuMeijing4(1．CollegeofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao2．SINOPECShengliPetroleumEngineeringCo．，Ltd．3．ResearchInstituteofDrillingTechnology，SINOPECShengliPetroleumEngineeringCo．，Ltd．4．L

4、umingOil&GasExpIora—tionandDevelopmentCo．，Ltd．，ShengliOilfield)Abstract：Tosolvetheextremelynonlinearproblemintheprocessofwellheadbackpressurecontrol，akindof“identifier—controller”controlsystembasedonartifieia1neuralnetworkwasdesigned．Theradia1basicfunctionBeu．ralnetworkw

5、asusedastheframeworktocreatethebasicstructureofidentifierandcontroller，andaeontrollercharacterizedbyradialbasicfunctionneuralnetworkinparallelwithproportionelementwasdesigned．Toverifythecontrolefect，thenonlinearmathematicmodelofwellheadbackpressuresystemwasestablished．Th

6、eMatlabsoft．warewasappliedtoconductasimulation．Inthegivenconditionsof1，2and3MParespectively，thesystemisofstableconvergence，theregulationtimeisabout5Sandtheovershootislessthan10％Theartificialneuralnet．workcontrolmethodcanquicklytrackeontrolsignalsandtheovershootissmal1．As

7、aresult．therlonlineareontrolprobleminthewellhcadbackpressuresystemhasbeensolvedeffectivelv．Keywords：managedpressuredrilling；wellheadbackpressure；artificialneuralnetwork；nonlinear；mathematicmodel；simulation失、压差卡钻、异常高压和窄密度窗口造成的涌一0引—口一漏问题提供了有效的手段，其显著特点是通过精确地约束和控制井筒压力来降低钻井事故

8、的发生概控压钻井(ManagedPressureDrilling。MPD)率，进而缩短非生产时间，提高钻井效率。井技术为解决深井复杂井钻探过程中出现的地层漏口回压控制技术是MPD的关键技术之一，井口回基金项