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Overview of New Technologies·New Technology 新技術(shù) 新技術(shù)縱覽
統(tǒng)的復(fù)雜性隨著附加層的增加而 一個(gè)開環(huán)的軌跡傳播包括由 方法，除了地層干擾外，鉆井參
增加。這種方法提高了在應(yīng)對(duì)鉆 定向司鉆操控的輸入變量，例如 數(shù)還充當(dāng)了對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的干擾，
井過程中存在的非線性、延遲性 鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵排量以及導(dǎo)向指 而且，鉆井參數(shù)和地層的任何變
和不確定性時(shí)整個(gè)軌跡控制系統(tǒng) 令；該過程的輸出是井眼軌跡的 化都會(huì)由控制器自動(dòng)進(jìn)行校正，
的效率。這一原理為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系 形成。在鉆井過程中，BHA 的配 見圖 2（采用級(jí)聯(lián)控制的閉環(huán)軌
統(tǒng)自動(dòng)軌跡控制的幾種操作模式 置和鉆頭的特性被視為是常量。 跡控制）。
奠定了基礎(chǔ)。 然后，還存在著一些干擾，
井眼軌跡自動(dòng)操控接下來(lái)面 例如地層產(chǎn)生的干擾。這些干擾 級(jí)聯(lián)控制法中的自動(dòng)軌跡
臨的重大挑戰(zhàn)是自動(dòng)開啟造斜點(diǎn) 作為輸入信號(hào)被添加到輸入系統(tǒng)， 控制
造斜、地層幾何空間和地質(zhì)導(dǎo)向 因?yàn)樗鼈儠?huì)影響鉆進(jìn)產(chǎn)生的軌跡。
在闡明級(jí)聯(lián)法在軌跡控制方
鉆進(jìn)過程中曲線段井眼的自動(dòng)控 對(duì)于多輸入和多輸出概念的閉環(huán)
面的優(yōu)勢(shì)后，采用多層控制的級(jí)
制，以及通過結(jié)合地面和井下信 軌跡控制， 其原理如圖 1（采用
聯(lián)閉環(huán)方法為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)井眼定位
息，將其變成自動(dòng)軌跡控制動(dòng)作， 多輸入多輸出控制器的閉環(huán)軌跡
的通用方法奠定了基礎(chǔ)，見圖 3
它代表著更高水平的定向軌跡的 控制概念）所示。在此情況下，
（用于井眼定位的通用自動(dòng)化方
自動(dòng)控制，以及由定向司鉆常規(guī) 控制器使用期望的軌跡作為輸入，
處理的控制。這包括作為姿態(tài)控 輸出鉆井參數(shù)和導(dǎo)向指令的變化， 法）。地層代表著采用加速計(jì)和
制器的外層或主層級(jí)的幾何空間 以實(shí)現(xiàn)期望的鉆進(jìn)軌跡。請(qǐng)記住， 磁力計(jì)測(cè)量的井眼傳播；它受轉(zhuǎn)
導(dǎo)向和地層地質(zhì)導(dǎo)向。自主鉆井 地層是對(duì)系統(tǒng)的一種干擾。 向裝置和偏置 力的影響?？刂?/
消除了對(duì)井下軌跡做出響應(yīng)時(shí)地 然而，對(duì)于級(jí)聯(lián)概念的控制 轉(zhuǎn)向單元代表第一級(jí)控制；控制
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面干預(yù)的一些依賴，從而在遇到
井下情況變化時(shí)更快地做出響應(yīng)。
控制像井眼軌跡這樣的多變
量系統(tǒng)，有兩種基本方法，一個(gè)
是多輸入和多輸出控制器法；另
一個(gè)是級(jí)聯(lián)控制法，一種主次控
制器的多層級(jí)方法，隨著向控制
圖 1
系統(tǒng)添加額外層，控制的復(fù)雜性
也會(huì)隨之增加。級(jí)聯(lián)控制法更適
合于必須處治一系列感興趣頻次
的控制應(yīng)用。在此配置中，內(nèi)環(huán)
控制處理的動(dòng)態(tài)速度比級(jí)聯(lián)中外
環(huán)控制的動(dòng)態(tài)速度更快。級(jí)聯(lián)控
制還能消除某些干擾，提高閉環(huán)
系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
圖2
