垂直钻井系统中央控制器设计

石油钻探中,在高陡构造、断层、盐层等地质情况下,容易出现井斜角过大问题。垂直钻井系统是一种具有主动防斜能力的自动化井斜控制系统,将井下测斜和纠偏技术结合在一起,实现钻进过程中井斜角自动测量和纠偏。垂直钻井系统中央控制器,是垂直钻井系统实现井下自动化控制的核心电子模块,主要功能包括读取测斜模块测量的井斜和高边工具面角信息,通过预先设定的控制策略,控制液压执行器的开启和关闭,从而实现系统的纠斜功能;同时中央控制器具有记录井下数据、同地面设备通信、系统自检和现场调试等功能。下井实验证明了中控设计的合理性。

垂直钻井系统矢量控制纠斜算法设计

传统的垂直钻井设备控制策略中,由于液压分系统的限制,一般采用六位置控制策略,所以设备的控制合力指向角不能准确指向高边方向,控制精度难以满足需求,易造成井眼轨迹螺旋化。为了克服六位置控制方式的不足,在液压分系统输出压力可控条件下,提出了一种矢量控制方法;通过矢量分解得出每个液压分系统需要输出的分力,保证液压机构输出的合力精确指向高边方向,并讨论了在液压分系统输出能力有限时合力指向的精度误差。此方法克服了六位置控制算法不能精确导向的缺点;井下试验验证了控制算法的可行性和工作可靠性。