[发明专利]井口回压调控方法与装置

说明书

本发明公开了一种井口回压调控方法与装置，该方法包括实时获取井口的回压值与节流阀的开度值，并分别计算井口的回压偏差与节流阀的开度偏差；当所述回压偏差大于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值；当所述回压偏差小于等于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控，使井口回压达到井口回压设定值的预设的精度范围内。该方法实现了开度控制与回压控制的无扰动切换，切换时压力平稳无波动。该方法具有大偏差时快速调节、小偏差时精确调控的能力，控制效果好。简化了控制方法，容易实现，且控制效果稳定。

技术领域

本发明涉及石油钻井过程控制领域，尤其涉及一种井口回压调控方法与装置。

背景技术

随着石油工业的快速发展，实际勘探开发对各种钻井技术的要求也越来越高。钻井技术开始不断向着自动化和智能化的方向发展，大量新型的自动化智能化钻井技术开始不断的涌现出来，并被广泛的应用于各种作业现场。精细控压钻井技术是自动化钻井的一个方面，用于自动监控井底压力。

精细控压钻井是指通过数据监测系统和井口设备对井筒压力进行实时监控，实现安全钻井。在控压钻井系统装备中，通过调节节流管汇上的控压钻井节流阀来实现对井口回压的控制，保持整个钻井过程井口压力的平衡，是控压钻井硬件设备中实现压力控制的关键组成部分。

目前，井口回压的控制方法主要存在以下问题：一方面，节流阀的控制具有非线性、时变不确定性的特点，而传统方法直接建立回压到液压调节的方法，没有考虑系统内部的非线性和时变的特性，控制效果差。另一方面，节流阀调节为液压缸双向动作，但实际中难于建立压力与液压缸双向动作的反馈控制方法，因此而降低了精细控压钻井实际操作时的调节精度。

综上，亟需对现有的回压控制方法进行改进以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要对现有的回压控制方法进行改进以提高其调节精度。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种井口回压调控方法，包括实时获取井口的回压值与节流阀的开度值，并分别计算井口的回压偏差与节流阀的开度偏差；当所述回压偏差大于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值；当所述回压偏差小于等于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控，使井口回压达到井口回压设定值的预设的精度范围内。

优选地，在基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值之前，还包括，获取节流阀的开度设定值：建立节流阀开度特性曲线；基于所述节流阀开度特性曲线计算与井口回压设定值对应的节流阀开度，并将该节流阀开度作为节流阀的开度设定值。

优选地，在基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值的步骤中包括：实时获取节流阀的开度值，根据所述节流阀的开度设定值与获取的节流阀的开度值计算节流阀的开度偏差；当所述开度偏差的绝对值大于预设的偏差基准值时，以最大速度调节所述节流阀来调控井口回压；当所述开度偏差的绝对值小于等于预设的偏差基准值时，以PID方式调节所述节流阀来调控井口回压。

优选地，根据如下表达式建立所述节流阀开度特性曲线：

其中，X_SPV为节流阀的开度值，C_v为节流阀的特性值，a,b,c,d,e为常系数。

优选地，在基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控之前，还包括，获取节流阀的开度设定值：建立井口回压控制模型；基于所述井口回压控制模型及实时获取的井口的回压偏差计算压力的控制量；将所述压力的控制量进行标准化处理以得到压力的控制输出量，并将所述压力的控制输出量作为节流阀的开度设定值。