论文摘要
在深海钻井作业时,由于泥浆密度窗口很窄,增加了工程设计的难度。为了解决这一难题,双梯度钻井技术采取某些措施使同尺寸的井眼中产生两个液柱梯度,从而增大了地层破裂压力和孔隙压力之间的钻井液密度余量,使得在相同液柱压力情况下,钻井深度大大增加。本文结合国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”所属课题“深水油气田开发钻完井工程配套技术”（2008ZX05026-01）的研发任务,针对双梯度钻井技术中的SMD钻井系统,开展海底泥浆举升钻井系统监测与控制方面的研究。在跟踪研究国外相关技术的基础上,对SMD系统的工作原理、流程、工况进行了系统的研究,并结合各种工况,制定了海底泥浆举升系统泵、阀的运行方案及其在SMD试验平台上的验证方案。结合SMD试验平台的组成和基本功能,为SMD试验平台开发了一套完整的监测系统。并以SMD试验平台的泥浆举升系统的动力配置为例,给出了可供SMD实际系统参考的动力配置方案。针对SMD泥浆举升系统工作环境恶劣、控制过程存在较多不确定性和非线性因素等特点,选用PID神经元网络对泥浆举升系统进行建模。可以同时应用于试验平台和实际系统。重点对模糊控制算法进行了研究,并给出了应用于SMD试验平台的泥浆举升系统的模糊控制器的详细设计过程和应用效果。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题的研究背景及意义1.2 国内外研究现状1.2.1 双梯度钻井技术1.2.2 控制技术在双梯度钻井中的应用1.2.3 泵控制技术1.3 论文的研究内容及技术路线第2章 SMD系统概述2.1 SMD系统工作原理2.2 海底泥浆举升系统简介2.3 SMD各种工况研究2.4 SMD监控系统简介2.4.1 SMD监控系统的任务及设计要求2.4.2 SMD监控系统的组成第3章 SMD试验平台监测系统的设计3.1 SMD试验平台简介3.2 SMD试验平台监测系统硬件设计3.2.1 PXI系统的构建3.2.2 仪器仪表的选择与连接3.2.3 电磁阀的选择与连接3.3 基于LabVIEW的SMD试验平台监测系统软件设计3.3.1 虚拟仪器与LabVIEW简介3.3.2 SMD系统主要模块的设计3.4 监测系统的应用举例3.5 本章小结第4章 SMD泥浆举升系统建模方法研究4.1 控制对象建模的意义及建模方法概述4.2 基于神经网络的系统辨识方法研究4.3 几种常见神经网络的LabVIEW实现4.4 SPIDNN辨识系统的LabVIEW实现与仿真4.4.1 系统初始化模块4.4.2 前向算法模块4.4.3 反传算法模块4.4.4 其它辅助模块4.4.5 SPIDNN系统辨识仿真4.5 SPIDNN辨识系统的改进4.6 SMD泥浆举升控制系统的系统辨识4.7 本章小结第5章 SMD控制系统的设计5.1 SMD试验系统的工况模拟及控制策略5.2 SMD泥浆举升系统的动力配置5.3 SMD试验平台泥浆举升系统的控制器设计5.3.1 LabVIEW模糊工具箱简介5.3.2 模糊控制器的结构5.3.3 模糊控制器的详细设计5.3.4 试验与应用效果5.4 基于对象模型的预测控制器设计案例5.5 本章小结结论与展望参考文献致谢
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