[发明专利]钻井组件中的粘滑振动的消除

权利要求书

1.一种用于消除粘滑振动的方法，其包括：

接收被引导至钻井组件的可控制元件的命令；

至少部分基于所述命令产生平滑轨迹曲线；

确定所述钻井组件的钻头的摩擦转矩值；

至少部分基于所述平滑轨迹曲线、所述摩擦转矩值和所述钻井组件的模型产生控制信号；和

将所述控制信号传输至所述可控制元件，

其中所述平滑轨迹曲线不使相应致动器饱和。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述摩擦转矩值包括至少部分基于所述控制信号、来自所述钻井组件内的传感器的测量和所述模型的估计井下条件值确定所述摩擦转矩。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括至少部分基于以下项目确定所述模型的所述估计井下条件值

来自所述钻井组件内的所述传感器的所述测量；

所述控制信号；和

所述摩擦转矩值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述模型的所述估计井下条件值包括自适应地选择卡尔曼滤波器和粒子滤波器之一。

5.根据权利要求1所述的方法，其中

所述钻井组件包括

钻柱；

顶部驱动器，其耦接至所述钻柱的近端；和

所述钻头，其耦接至所述钻柱的远端；和

所述可控制元件包括所述顶部驱动器。

6.根据权利要求5所述的方法，其中产生所述控制信号包括在控制器处接收

所述平滑轨迹曲线；

所述摩擦转矩值；

所述模型的估计井下条件值；和

来自所述钻井组件内的传感器的测量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述模型包括所述钻井组件的集中质量模型，其具有对应于所述顶部驱动器和所述钻头的质量和对应于所述钻柱的扭转弹簧。

8.根据权利要求7所述的方法，其中至少部分基于所述平滑轨迹曲线、所述摩擦转矩值和所述钻井组件的所述模型产生所述控制信号包括确定所述钻头的第一运动曲线，其避免摩擦转矩。

9.根据权利要求8所述的方法，其中至少部分基于所述平滑轨迹曲线、所述摩擦转矩值和所述钻井组件的所述模型产生所述控制信号进一步包括

确定所述钻柱的钻柱扭转值，其产生所述第一运动曲线；

确定所述顶部驱动器的第二运动曲线，其产生所述钻柱扭转值；和

确定至所述顶部驱动器的所述控制信号，其产生所述第二运动曲线。

10.一种用于消除粘滑振动的设备，其包括：

处理器；

存储器装置，其耦接至所述处理器，其中所述存储器装置含有一组指令，其在被所述处理器执行时导致所述处理器

接收被引导至钻井组件的可控制元件的命令；

至少部分基于所述命令产生平滑轨迹曲线；

确定所述钻井组件的钻头的摩擦转矩值；

至少部分基于所述平滑轨迹曲线、所述摩擦转矩值和所述钻井组件的模型产生控制信号；和

将所述控制信号传输至所述可控制元件，

其中所述平滑轨迹曲线不使相应致动器饱和。

11.根据权利要求10所述的设备，其中导致所述处理器确定所述摩擦转矩值的所述一组指令进一步导致所述处理器至少部分基于所述控制信号、来自所述钻井组件内的传感器的测量和所述模型的估计井下条件值确定所述摩擦转矩值。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述一组指令进一步导致所述处理器至少部分基于以下项目确定所述模型的所述估计井下条件值

来自所述钻井组件内的所述传感器的所述测量；

所述控制信号；和

所述摩擦转矩值。

13.根据权利要求12所述的设备，其中导致所述处理器确定所述模型的所述估计井下条件值的所述一组指令进一步导致所述处理器自适应地选择卡尔曼滤波器和粒子滤波器之一。

14.根据权利要求10所述的设备，其中

所述钻井组件包括

钻柱；

顶部驱动器，其耦接至所述钻柱；和

所述钻头，其耦接至所述钻柱；和

所述可控制元件包括所述顶部驱动器。