[发明专利]钻柱在定向钻井的滑动模式期间的优化的旋转

权利要求书

1.一种用于控制耦合至钻孔内的钻头的钻柱的旋转的方法，所述方法包括：

确定所述钻柱的至少一部分的角速度；

确定角速度阈值以避免静摩擦；

确定施加至所述钻柱以使所述角速度维持处于或高于所述角速度阈值的最小输入扭矩；以及

至少部分地基于所述最小输入扭矩产生针对顶部驱动电机的控制信号，从而在第一方向和第二方向上交替地施加优化的扭矩，以在不旋转钻头的情况下连续地旋转钻柱。

2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述钻柱的所述部分的所述角速度包括以下各项之一：从所述钻孔内接收角速度测量值；以及使用所述钻柱的数学模型来估计所述角速度。

3.如权利要求2所述的方法，其中

确定所述钻柱的至少一部分的所述角速度包括确定所述钻柱的邻近所述钻头的第一段的所述角速度；以及

所述第一段为集中质量模型的多个段的对应于所述钻柱的一个。

4.如权利要求3所述的方法，其中确定所述最小输入扭矩包括通过代价函数来利用模型预测控制方案。

5.如权利要求3所述的方法，其中确定所述最小输入扭矩包括通过以下代价函数来利用模型预测控制方案：

minτin∫0T[W1·In,s(t)+W2·(dτindt)2]dt]]>

其中I_n，s(t)对应于给定时间t时所述第一段的静摩擦状态；0至T表示用于计算的时间范围；dτ_in/dt对应于输入扭矩的变化率；并且W₁和W₂分别为对所述第一段上的静摩擦和非平滑扭矩信号进行妨碍的加权因子。