[发明专利]一种基于反馈调节的压井作业节流阀自动控制系统及其方法

权利要求书

1.一种基于反馈调节的压井作业节流阀自动控制系统，其特征在于：它包括自愈控制器(1)、PLC控制器(2)、中央计算机(3)、反馈补偿器(4)、节流阀(5)、立管压力变送器(6)、传感器-数据采集系统(7)、前馈补偿器(8)、基本数据源(9)。

2.根据权利要求1所述的一种基于反馈调节的压井作业节流阀自动控制系统，其特征在于利用传感器-数据采集系统(7)采集包括钻井液循环增量、立管压力、套管压力、低泵速泵压等压井作业必需数据；中央计算机(3)录取数据进行计算和数值模拟，得到立管压力控制曲线和节流阀初始控制曲线。

3.根据权利要求1所述的一种基于反馈调节的压井作业节流阀自动控制系统，其特征在于中央计算机(3)根据控制模型利用PLC控制器(2)控制节流阀(5)；根据反馈调节模型，反馈补偿器(4)在多个采样周期间根据立管压力实际值与目标值的偏差，决策设定值校正量并产生在多个采样周期后控制回路的设定值；根据反馈调节模型，前馈补偿器(8)根据一个采样周期内立管压力上一个预测值与目标值的偏差，决策设定值补偿量并产生在一个采样周期后控制回路的设定值。

4.根据权利要求1所述的一种基于反馈调节的压井作业节流阀自动控制系统，其特征在于中央计算机(3)根据故障诊断模型利用自愈控制器(1)对控制系统可能出现的控制错误进行修正。

5.根据权利要求1-4所述的一种基于反馈调节的压井作业节流阀自动控制系统的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、进行压井作业前，传感器-数据采集系统(7)采集包括钻井液循环增量、立管压力、套管压力等压井作业必需数据；中央计算机(3)录取数据进行计算和多相流压力波数值模拟，得到立管压力控制曲线和节流阀(5)初始控制曲线；

S2、进行压井作业时，中央计算机(3)对节流阀(5)初始控制曲线进行拟合，并利用PLC控制器(2)控制节流阀(5)；立管压力变送器(6)将立管压力通过传感器-数据采集系统(7)实时传输到中央计算机(3)；

S3、反馈补偿器(4)根据立管压力目标值与实际值的偏差决策设定值校正量，并在相应周期进行校正；前馈补偿器(8)根据立管压力目标值与周期预测值的偏差决策设定值补偿量，并在相应周期进行补偿；

S4、在整个作业过程中自愈控制器(1)根据中央计算机(3)内的故障诊断模型，对控制系统可能出现的故障进行诊断和即时修正；

S5、通过整个控制系统的配合，将立管压力值稳定在预设压力范围内。