[發(fā)明專利]鉆井組件中的粘滑振動的消除

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380078202.1
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN105378215B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設計）人: J·D·戴克斯特拉;F·布;Y·薛
• 申請（專利權）人: 哈里伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B17/07
• 分類號: E21B17/07;E21B21/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 姬利永

1.一種用于消除粘滑振動的方法，其包括：

接收被引導至鉆井組件的可控制元件的命令；

至少部分基于所述命令產生平滑軌跡曲線；

確定所述鉆井組件的鉆頭的摩擦轉矩值；

至少部分基于所述平滑軌跡曲線、所述摩擦轉矩值和所述鉆井組件的模型產生控制信號；和

將所述控制信號傳輸至所述可控制元件，

其中所述平滑軌跡曲線不使相應致動器飽和。

2.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述摩擦轉矩值包括至少部分基于所述控制信號、來自所述鉆井組件內的傳感器的測量和所述模型的估計井下條件值確定所述摩擦轉矩。

3.根據權利要求2所述的方法，其進一步包括至少部分基于以下項目確定所述模型的所述估計井下條件值

來自所述鉆井組件內的所述傳感器的所述測量；

所述控制信號；和

所述摩擦轉矩值。

4.根據權利要求3所述的方法，其中確定所述模型的所述估計井下條件值包括自適應地選擇卡爾曼濾波器和粒子濾波器之一。

5.根據權利要求1所述的方法，其中

所述鉆井組件包括

鉆柱；

頂部驅動器，其耦接至所述鉆柱的近端；和

所述鉆頭，其耦接至所述鉆柱的遠端；和

所述可控制元件包括所述頂部驅動器。

6.根據權利要求5所述的方法，其中產生所述控制信號包括在控制器處接收

所述平滑軌跡曲線；

所述摩擦轉矩值；

所述模型的估計井下條件值；和

來自所述鉆井組件內的傳感器的測量。

7.根據權利要求6所述的方法，其中所述模型包括所述鉆井組件的集中質量模型，其具有對應于所述頂部驅動器和所述鉆頭的質量和對應于所述鉆柱的扭轉彈簧。

8.根據權利要求7所述的方法，其中至少部分基于所述平滑軌跡曲線、所述摩擦轉矩值和所述鉆井組件的所述模型產生所述控制信號包括確定所述鉆頭的第一運動曲線，其避免摩擦轉矩。

9.根據權利要求8所述的方法，其中至少部分基于所述平滑軌跡曲線、所述摩擦轉矩值和所述鉆井組件的所述模型產生所述控制信號進一步包括

確定所述鉆柱的鉆柱扭轉值，其產生所述第一運動曲線；

確定所述頂部驅動器的第二運動曲線，其產生所述鉆柱扭轉值；和

確定至所述頂部驅動器的所述控制信號，其產生所述第二運動曲線。

10.一種用于消除粘滑振動的設備，其包括：

處理器；

存儲器裝置，其耦接至所述處理器，其中所述存儲器裝置含有一組指令，其在被所述處理器執(zhí)行時導致所述處理器

接收被引導至鉆井組件的可控制元件的命令；

至少部分基于所述命令產生平滑軌跡曲線；

確定所述鉆井組件的鉆頭的摩擦轉矩值；

至少部分基于所述平滑軌跡曲線、所述摩擦轉矩值和所述鉆井組件的模型產生控制信號；和

將所述控制信號傳輸至所述可控制元件，

其中所述平滑軌跡曲線不使相應致動器飽和。

11.根據權利要求10所述的設備，其中導致所述處理器確定所述摩擦轉矩值的所述一組指令進一步導致所述處理器至少部分基于所述控制信號、來自所述鉆井組件內的傳感器的測量和所述模型的估計井下條件值確定所述摩擦轉矩值。

12.根據權利要求11所述的設備，其中所述一組指令進一步導致所述處理器至少部分基于以下項目確定所述模型的所述估計井下條件值

來自所述鉆井組件內的所述傳感器的所述測量；

所述控制信號；和

所述摩擦轉矩值。

13.根據權利要求12所述的設備，其中導致所述處理器確定所述模型的所述估計井下條件值的所述一組指令進一步導致所述處理器自適應地選擇卡爾曼濾波器和粒子濾波器之一。

14.根據權利要求10所述的設備，其中

所述鉆井組件包括

鉆柱；

頂部驅動器，其耦接至所述鉆柱；和

所述鉆頭，其耦接至所述鉆柱；和

所述可控制元件包括所述頂部驅動器。