[发明专利]一种钻具姿态补偿控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种钻具姿态补偿控制方法及系统，该方法及系统的实现分四个步骤进行，首先，对钻具的运动过程进行描述，分析运动过程的影响因素及其关联性；接着建立钻具运动方程，并使用补偿控制思想，建立基于井斜角和方位角的双通道钻具姿态控制系统；最后分别对井斜角和方位角控制回路进行控制误差分析，获取井斜角和方位角控制回路的稳定性条件。本发明所提方法克服以往钻具运动模型无法直接适用于控制系统，同时控制方法简单有效，简化了实际工程的钻具姿态控制过程，达到工程应用的目的，为复杂地质钻进过程钻具控制提供了解决方案。

主权项

1.一种钻具姿态补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对钻具的运动过程进行描述，分析得到若干个影响到钻具运动的影响因素及每个影响因素之间的关联性；S2、基于步骤S1分析得到的每个影响因素之间的关联性，对钻具运动过程进行分析，并对钻具的运动过程进行建模，得到一个关于井斜角、方位角以及工具面向角之间作用关系的钻具运动模型；S3、对所述钻具运动模型进行分析，构造钻具姿态控制系统，并在所述钻具姿态控制系统中，建立基于井斜角和方位角的双通道控制回路；S4、分别对步骤S3建立的井斜角和方位角控制回路进行稳定性分析，并获取井斜角和方位角控制回路的稳定性条件，其中在方位角控制回路稳定性条件获取过程中，首先，通过构造线性矩阵不等式转换函数将稳定性分析的问题转换成线性矩阵不等式求解问题；然后，使用求解工具求解线性矩阵不等式的解，获得井斜角和方位角的取值范围；最后，通过得到的井斜角和方位角的取值范围，进一步保证方位角控制回路的稳定性，并根据所求的井斜角和方位角的取值范围，针对钻具，设计控制其在钻进过程中的姿态角度参数，进一步提高对钻具姿态的控制效果。