[1]吴健,周钰凯,艾钰,等.基于模糊 PID 的自动垂直钻井机械设备纠斜控制器嵌入式设计[J].机械与电子,2024,42(08):20-25.
　WU Jian,ZHOU Yukai,AI Yu,et al.Embedded Design of Deviation Correction Controller for Automatic Vertical Drilling Machinery Equipment Based on Fuzzy PID[J].Machinery & Electronics,2024,42(08):20-25.
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基于模糊 PID 的自动垂直钻井机械设备纠斜控制器嵌入式设计()

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《机械与电子》[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

Title:: Embedded Design of Deviation Correction Controller for Automatic Vertical Drilling Machinery Equipment Based on Fuzzy PID

Author(s):: WU Jian ; ZHOU Yukai ; AI Yu ; ZHAO Jun ; WANG Zhongdong; ( Oil & Gas Exploration Company , Shaanxi Yanchang Petroleum ( Group ) Co. , Ltd. , Yan ’an 716000 , China )

Keywords:: vertical drilling equipment ; fuzzy PID control ; deviation correction control ; trend prediction ; well inclination angle

摘要:: 提出基于模糊 PID 的自动垂直钻井机械设备纠斜控制器嵌入式设计。在异性指数的作用下分析钻头转角的影响力,建立函数公式推导计算钻井趋势角变化,得到自动垂直钻井机械设备组合受力变化;结合受力分析结果设计 PID 控制器偏差分配过程,并进行嵌入式设计。在嵌入式设计完成后,设计了模糊 PID 纠斜控制算法实现垂直钻井机械设备纠斜。实验结果表明,所提方法可以稳定控制井斜角、合力指向角,保持合力相对稳定,能有效地实现垂直钻井纠斜控制,控制效果较好。

Abstract:: A fuzzy PID-based embedded design study for the deviation correction controller of automatic vertical drilling machinery equipment is proposed.The influence of drill bit rotation angle under the influence of anisotropy index is analyzed , a functional formulas to derive and calculate the changes in drilling trend angle is established to obtain the force changes of automatic vertical drilling machinery equipment combination.The PID controller deviation allocation process is designed based on the force analysis results , and an embedded design is conducted.After the embedded design is completed , a fuzzy PID control algorithm is designed to correct the deviation of vertical drilling machinery equipment.The experimental results show that the proposed method can stabilize well the control inclination angle and the direction angle of the resultant force , while maintaining the relative stability of the resultant force.It is proved that the proposed method can effectively achieve vertical drilling deviation correction control , and the control effect is good.

[ 1 ] 林昕,苑仁国,韩雪银,等 . 地质导向钻井轨迹控制技术研究[ J ] . 钻采工艺, 2021 , 44 ( 2 ): 5-8.

[ 2 ] 吴丰,程林,郭升涛,等 . 阿姆河右岸 B 区巨厚盐膏层大斜度井安全钻井[ J ] . 钻采工艺, 2021 , 44 ( 5 ): 26-29.

[ 3 ] 李申达,张亚明,王永军,等 . 基于地层测试的冀东油田钻井液体系合理性评价[ J ] . 油气井测试, 2023 , 32 ( 1 ):63-68.

[ 4 ] 田家林,唐磊,刘强,等 . 恒扭提速钻具动力学特性研究与试验分析 [ J ] . 中国海上油气, 2022 , 34 ( 4 ):203-212.

[ 5 ] 赫文豪,魏秀艳,秦雷,等 . 旋转导向钻井 PDC 钻头破岩数值模拟研究[ J ] . 石油机械, 2021 , 49 ( 5 ): 54 60.

[ 6 ] 幸雪松,张会增,韩龙飞,等 . 深水无隔水管钻井气侵特性动态仿真[ J ] . 计算机仿真, 2022 , 39 ( 10 ): 130-137.

[ 7 ] 米光勇,袁和义,王强,等 . 四川盆地双鱼石区块深井钻井井斜规律研究[ J ] . 西南石油大学学报(自然科学版),2021 , 43 ( 4 ): 62-70.

[ 8 ] 刘永旺,郭福贵,管志川,等 . 协同钻头推靠与指向作用控制井眼轨迹的旋转导向系统[ J ] . 中国石油大学学报(自然科学版),2022 , 46 ( 5 ): 73-80.

[ 9 ] 朱敏,臧昭宇,胥子豪,等 . 气动调节阀最优分数阶 PID控制器设计[ J ] . 振动与冲击, 2022 , 41 ( 22 ): 267-274.

[ 10 ] 刘淼儿,单卫光,朱建鲁,等 . 基于遗传算法的天然气液化工艺 PID 控制器参数整定与优化[ J ] . 天然气化工,2022 , 47 ( 5 ): 138-144.

[ 11 ] 王波,何东升,谢小路,等 . 隔水管张紧器防反冲阀设计与仿真[ J ] . 液压与气动, 2021 , 45 ( 12 ): 108-121.

[ 12 ] 马增炜 . 基于 PLC 的液压机械臂闭环位置控制设计[ J ] . 自动化与仪表, 2023 , 38 ( 1 ): 24-28 , 58.

[ 13 ] 孟卓然,徐宝昌,罗雄麟 . 基于综合性能指标的控压钻井过程多变量协调控制[ J ] . 中国石油大学学报(自然科学版),2022 , 46 ( 2 ): 183-195.

[ 14 ] 吴思源,李守定,陈冬,等 . 大闭环伺服控制随钻智能导向钻井方法 [ J ] . 地球物理学报,2021 , 64 ( 11 ):4215-4226.

[ 15 ] 张韶宇,杨山坡,史文祥,等 . 一种升降机的粒子群优化模糊 PID 参数的控制器设计[ J ] . 矿山机械, 2021 ,49 ( 3 ): 29-34.

备注/Memo:: 收稿日期: 2023-06-06
作者简介:吴健 ( 1985- ),男,四川成都人,学士,工程师,研究方向为天然气工程与技术;周钰凯 ( 2001- ),男,陕西延安人,学士,助理工程师,研究方向为计算机科学与技术;艾钰 ( 2002- ),女,陕西延安人,学士,助理工程师,研究方向为天然气工程与技术;赵峻 ( 1987- ),男,陕西延安人,学士,助理工程师,研究方向为石油钻井工程;王忠东 ( 1985- ),男,四川成都人,学士,工程师,研究方向为钻井工程。

更新日期/Last Update: 2024-09-02