[发明专利]钻井系统控制

权利要求书

1.一种用于控制钻井系统的方法，所述钻井系统包括驱动系统、钻柱和钻头，其中，所述驱动系统在钻井过程期间旋转所述钻柱以穿过地层钻出井眼，所述方法包括：

设定所述钻柱的期望转速v₀；

接收所述钻井系统的属性测量值，并且由此推导所述钻柱的转速的与上行旋转能量相关的分量v_up；

通过优化一个表达式来确定所述钻柱的转速v，所述表达式调和了下面两个冲突的目标：(i)维持以v₀为中心的稳定转速，和(ii)使下行旋转能量最小化，所述优化表达式基于v₀和v_up表达v；以及

控制所述驱动系统以使所述钻柱以v旋转。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，重复地执行：接收属性测量值以及由此推导v和v_up；确定下一转速v；以及控制所述驱动系统。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述驱动系统包括顶驱装置。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，优化的表达式包含残余校正项，以考虑所述转速在大于所述钻井系统的谐振时间的时间标度上的长期平均化。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，向v_up应用高通滤波器，且所述高通滤波器的截止频率小于所述钻井系统的谐振频率。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，向v_up应用低通滤波器，且所述低通滤波器的截止频率大于所述钻井系统的谐振频率。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对v强加最大和/或最小界限。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，由包括下面各项的测量到的属性推导v_up：所述钻柱的实际转速和所述钻柱中的扭矩T。

9.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：

测量所述钻井系统的属性，v_up由所述属性推导出。

10.一种用于控制钻井系统的控制器，所述钻井系统包括驱动系统、钻柱和钻头，其中，所述驱动系统在钻井过程期间旋转所述钻柱以穿过地层钻出井眼，所述控制器经配置以执行根据权利要求1到8中任一项所述的方法。

11.一种根据权利要求10所述的控制器与用于测量钻井系统的属性值的一或多个传感器的组合，v_up是由所述属性推导出。

12.一种钻井系统，其包括驱动系统、钻柱和钻头，其中，所述驱动系统在钻井过程期间旋转所述钻柱以穿过地层钻出井眼；

其中，所述钻井系统进一步包括根据权利要求10所述的控制器，或者根据权利要求11所述的控制器与传感器的组合。

13.一种存储计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括代码，所述代码当在计算机上运行时，使得所述计算机执行根据权利要求1到8中任一项所述的方法。