[发明专利]一种控压钻井节流回压控制的方法

说明书

本发明提供一种控压钻井节流回压控制的方法，包括：获取控压钻井的第m时刻井口回压值P_m1，与设定的理想压力值作差，将差值ΔP与设定的偏差值比较，得出合适的压力控制量，再利用改进Squeezer聚类算法，得出质心方程，即为最优压力控制方程，根据计算得到合理的压力控制量，控制节流阀。本发明以井口回压为输入变量，采用基于改进Squeezer聚类算法的控制方法，解决由于钻井液流量波动，所造成的数据不准确、数据模型复杂，需要对数据反复的调整，对地面节流回压缺乏指导性控制，增加作业时间和增加钻井的成本等问题。同时避免系统滞后所带来的系统的不稳定，进而将井口回压控制在工程允许的波动范围之内，达到精确控制井底压力的目的。

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发技术领域，尤其涉及一种控压钻井节流回压控制的方法。

背景技术

21世纪初，国外在欠平衡钻井和气体钻井的基础之上提出了控压钻进技术，其目的是为了确定井底压力，并控制井筒环空压力，能够有效地解决深井复杂井钻探过程之中出现的卡钻、漏失等问题和窄密度窗口钻井过程之中遇到复杂的钻井事故。通过控制井底压力来降低重大钻井事故发生的概率，减少NPT(非生产时间)，同时提高钻井工作效率。因此，实时、快速而准确的控制井底压力对避免井下复杂事故和对控压钻井技术的推广有着重要的意义。

目前，井底压力的数据采集，通常是由随钻井底环空压力测量仪(APWD)或者随钻压力测量仪(PWD)进行测量的，但是使用费用十分昂贵，而且在一些特殊井中无法正常的使用，同时被少数的技术公司所垄断，在一定程度上制约了控压钻井技术的发展。作为控压钻井的关键技术之一的井口回压控制技术就发挥了很大作用，当井底压力发生变化的时候，通过调节井口回压，能够快速的控制井底压力的波动。井口回压的产生是由于节流阀的作用，通过使用节流阀来改变通过节流管汇的钻井液的压降，进而改变井口回压的大小。

现阶段，大多文献都在研究节流阀两端压差与节流阀相对开度之间的曲线关系，进而建立控压钻井节流回压的控制模型，由于这种曲线关系存在着严重的非线性关系，无法用准确的数学模型进行表示，传统的PID技术无法进行控制，同时这种曲线关系受钻井液流量波动影响较大。这样会造成数据不准确、数据波动大、数据模型复杂等特点，对地面节流回压的控制就缺乏指导性，需要对数据反复的调整，增加了作业时间和增加了钻井的成本。

发明内容

本发明以井口回压为输入变量，采用基于改进Squeezer聚类算法的控制方法，解决由于钻井液流量波动，所造成的数据不准确、数据模型复杂，需要对数据反复的调整，对地面节流回压缺乏指导性控制，增加作业时间和增加钻井的成本等问题。

一种控压钻井节流回压控制的方法，该方法包括以下的步骤：

(a)、获取控压钻井的第m时刻井口回压值P_m1，m＝0、1……N，N为正整数；

(b)、将获取的井口回压值P_m1与设定的理想压力值P₂作差，得到压力改变量ΔP＝|P_m1-P₂|；

(c)、计算合理的压力控制量：

(c1)、设定偏差值P₃和压力改变量ΔP作比较：如果ΔP＞P₃，则压力控制量为ΔP-P₃，对压力控制量ΔP-P₃进行拟合，得到曲线方程模型y₁，y₁＝f₁[f_1i(t)，ξ](i＝1、2……N，N为正整数)；如果ΔP＜P₃，则压力控制量为ΔP，对压力控制量ΔP进行拟合，得到曲线方程模型y₂，y₂＝f₂[f_2j(t)，ξ](j＝1、2……N，N为正整数)：