[发明专利]一种井筒压力调控方法及系统

说明书

本发明公开了一种井筒压力调控方法以及系统，所述方法包括：采用三层反馈控制方法，基于对压力控制系统的节流阀的开度进行调节以实现对输出压力的调节，其中，所述三层反馈控制方法包括：内层实现节流阀开度反馈控制；中层实现基于节流阀特性曲线的开度控制；外层实现井底回压到井口回压的串级控制。本发明的井筒压力调控方法采用了井筒压力三层反馈控制方法，相较于现有技术，其控制精度高、响应速度快。

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，具体涉及一种井筒压力调控方法及系统。

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。控制压力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。

控制压力钻井的目标是对井底压力进行精确控制，将井底压力控制在安全密度窗口之内。但是，目前，井筒压力控制存在以下问题：(1)部分井筒参数无法实时获取(调整密度、温度分布等)导致井底压力计算不准确；随钻测量仪器(PWD)数据传输效率不高，且不能在所有工况下保证连续获取。(2)传统的井底压力控制方法为直接控制方法，其根据计算井底压力进行直接井口压力调控，较少考虑井筒因素及回压对井筒的影响，效果较差；基于井筒的控制模型异常复杂，在实际中难以建立准确的控制模型，即使勉强建立起控制模型，应用效果也不佳。

发明内容

本发明提供了一种井筒压力调控方法，所述方法包括：

采用三层反馈控制方法，基于对压力控制系统的节流阀的开度进行调节以实现对输出压力的调节，其中，所述三层反馈控制方法包括：

井底压力反馈控制；

井口回压反馈控制；

节流阀开度反馈控制。

在一实施例中，所述节流阀开度反馈控制包括：

内层实现节流阀开度反馈控制

外层实现基于节流阀特性曲线的开度控制。

在一实施例中，内层实现节流阀开度反馈控制，包括：

在开度偏差值大于预设值时进行偏差直接调控；

在开度偏差值小于等于预设值时进行PID反馈控制。

在一实施例中，外层实现基于节流阀特性曲线的开度控制，包括：

通过实验的方法得到节流阀特性曲线；

根据特性曲线直接进行开度控制；

调用反馈控制方法，将压力偏差映射到开度控制模块。

在一实施例中，所述方法还包括：

实现井底回压到井口回压的串级控制。

在一实施例中，实现井底回压到井口回压的串级控制，包括：

根据实际测算的井底压力值与设定值对比，生成控制偏差值；

结合所述控制偏差值进行井口回压调节，调节所述节流阀的开度。

在一实施例中，在实现所述三层反馈控制方法的过程中，结合水力学模型和PWD测量修正方法进行井底压力测算。

在一实施例中，考虑不同钻井工况进行井底压力测算，包括：

循环钻井期间井底压力计算；

接单根期间井底压力计算；

起下钻井底压力计算。

在一实施例中，所述方法还包括：