井眼轨迹随机与模糊控制理论与方法研究

• 作 者: 侯喜茹
• 机 构: 中国石油大学(北京)
• 出 处: 中国石油大学 中国石油大学(北京)
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 井眼轨迹控制 不确定性 随机动力学 模糊控制 油气井钻探

采用随机、模糊分析方法，对井眼轨迹控制进行系统分析，提出了一种基于随机、模糊概念下的井眼轨迹控制理论及方法，初步形成了描述井眼轨迹动态特性的研究方法。
由于井眼轨迹形成过程受诸多因素影响，为较为精确地解释和描述动力学系统的行为，需要对影响动力学系统的诸多影响因素进行分析。对影响井眼轨迹因素进行了详细分析，重新划分和定义了井眼轨迹的影响因素。并客观地将井下因素进行合理分类，按其存在的性质分为确定性因素、随机因素和模糊因素。然后针对影响因素的来源及其特征进行系统的定性描述，以及根据不同影响因素的性质给出了所应采用的相应的数学处理方法。
重新定义了已有二维、三维井眼造斜率模型中的综合影响系数。该模型是基于底部钻具组合受力与变形分析基础上的，其计算更加直观地体现了井眼中不同影响因素，例如，BHA结构参数、井眼几何参数和钻井工艺参数等对造斜率的综合作用。针对造斜率确定性模型中的综合影响系数，采用了多级模糊综合评判方法，对不确定性因素对造斜率影响的模糊性进行定量描述。
在基于随机变量的纵横弯曲简支梁柱弹性计算的基础上，引入随机理论，描述了随机变量的概率特征，初步建立了随机概念下的井眼轨迹随机动力学模型。讨论分析了随机参数或随机因素对底部钻具组合的受力状态的影响。对井眼轨迹随机控制理论进行了一些尝试性的探索。
针对井下复杂环境和井下影响因素的不确定性，采用模糊控制理论，设计井下模糊控制器，用Matlab/Simulink模糊工具箱通过系统仿真来实现对井眼轨迹的有效控制。