[发明专利]用以优化钻井效率同时减少粘滑的方法

摘要

减少或消除井下的粘滑和振动可包括以防止、消除或减少粘滑和振动的方式来控制顶部驱动扭矩以便调整钻头角速度。控制方法和系统可包括对包括目标函数的一个或多个优化问题求解。所述目标函数可服从包括钻井系统的物理模型的条件。可不参考模型，而是替代地通过参考基于钻头角速度曲线的估计的粘滑频率来将所述目标函数减到最小。另外，可使用观察器来估计用于控制方法和系统的实际井下测量，诸如钻头角速度。

主权项

一种在钻井过程期间控制经由钻柱耦接至钻头的顶部驱动的方法，其包括：至少部分基于钻头角速度设置点、第一钻头角速度和优化问题来产生第一控制信号，所述优化问题包括第一状态下的目标函数，和所述第一状态下的所述目标函数服从的一个或多个第一状态约束，其中所述一个或多个第一状态约束包括所述顶部驱动的输入扭矩与所得钻头角速度之间的动力学模型；至少部分基于所述第一控制信号来控制所述顶部驱动，以便使所述钻头按第二钻头角速度旋转；至少部分基于与所述顶部驱动、钻头和钻柱中的任何一个或多个相关联的操作数据来更新所述模型，以便获得更新的模型；至少部分基于所述钻头角速度设置点、所述第二钻头角速度和所述优化问题来产生第二控制信号，所述优化问题包括第二状态下的目标函数，和所述第二状态下的所述目标函数服从的一个或多个第二状态约束，其中所述一个或多个第二状态约束包括所述更新的模型；以及至少部分基于所述第二控制信号来控制所述顶部驱动，以便使所述钻头按第三钻头角速度旋转。