【摘要】：本課題針對(duì)海上鉆井作業(yè)過(guò)程中,存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大鉤振動(dòng)問(wèn)題突出、系統(tǒng)控制存在滯后、影響系統(tǒng)作業(yè)精度因素多的特點(diǎn)而提出,對(duì)鉆井作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行升沉補(bǔ)償控制策略研究以保證鉆井作業(yè)可靠安全的運(yùn)行。海洋勘探工程被世界各國(guó)大力進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用。海洋鉆采設(shè)備,作為發(fā)展海洋油氣工程的關(guān)鍵部件,其升沉補(bǔ)償尤為重要。在海洋平臺(tái)進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí),風(fēng)、浪、流等將會(huì)引起平臺(tái)做升沉運(yùn)動(dòng)。其中,當(dāng)平臺(tái)的升沉運(yùn)動(dòng)超過(guò)一定范圍時(shí),由于作業(yè)平臺(tái)的上下起伏,將會(huì)導(dǎo)致鉆柱的振動(dòng),引起井底鉆壓的不穩(wěn)定;當(dāng)平臺(tái)的升沉運(yùn)動(dòng)過(guò)大時(shí),將會(huì)導(dǎo)致鉆頭脫離井底,導(dǎo)致鉆井作業(yè)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行或者發(fā)生安全事故。因此,對(duì)作業(yè)平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償效果可以作為判斷鉆井升沉補(bǔ)償系統(tǒng)控制效果好壞的標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)搭建的天車(chē)型鉆井升沉補(bǔ)償試驗(yàn)機(jī),進(jìn)行了模型工藝過(guò)程與工作原理的分析和研究。通過(guò)鉆柱振動(dòng)模型分析了復(fù)雜海況條件下,作業(yè)平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)對(duì)鉆井作業(yè)中鉆采過(guò)程的影響。利用控制系統(tǒng)采集作業(yè)平臺(tái)升沉位移和補(bǔ)償液壓缸的位移,得到兩者之間的偏差實(shí)現(xiàn)對(duì)天車(chē)位移實(shí)時(shí)控制。通過(guò)主被動(dòng)式補(bǔ)償缸調(diào)整天車(chē)的位移,實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償作用。對(duì)整個(gè)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研,分別對(duì)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行了升沉補(bǔ)償前作業(yè)平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)和利用升沉補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)作業(yè)平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償�；谧鳂I(yè)平臺(tái)在海浪中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,呈現(xiàn)非線(xiàn)性且多變的特點(diǎn),提出一種改進(jìn)的支持向量機(jī),利用人工免疫算法優(yōu)化最小二乘支持向量機(jī),實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的升沉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的預(yù)測(cè),同時(shí),根據(jù)歷史波浪數(shù)據(jù)對(duì)作業(yè)平臺(tái)的升沉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該預(yù)測(cè)方法,為作業(yè)平臺(tái)的升沉補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)提供了新的思路�；谘b置的工作原理的研究與分析,利用鉆柱振動(dòng)模型,通過(guò)理論研究突出補(bǔ)償鉆井平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)的必要性,建立天車(chē)型升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的電液控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。進(jìn)行了PID、模糊PID和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID三種不同控制器的仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行裝置實(shí)驗(yàn),對(duì)比分析得出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID為該裝置控制系統(tǒng)的最佳控制策略�；谔燔�(chē)型主被動(dòng)聯(lián)合式升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)不同海況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了裝置的補(bǔ)償性能。本文對(duì)鉆井作業(yè)平臺(tái)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)控制策略進(jìn)行研究,提高了系統(tǒng)的控制精度,當(dāng)平臺(tái)做不同波形、不同幅值及不同周期的三種波形運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)了的有效補(bǔ)償,系統(tǒng)平均補(bǔ)償率可高達(dá)95%以上。保障了鉆井作業(yè)安全有序地進(jìn)行。另外,本文提出的預(yù)測(cè)方法不需要考慮系統(tǒng)本身的參數(shù),避免了繁瑣的系統(tǒng)建模的過(guò)程。可以用來(lái)解決其他相似問(wèn)題。
【圖文】：

圖１－２死繩（快繩）升沉補(bǔ)償裝置逡逑

圖１－４游車(chē)型升沉補(bǔ)償裝置逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TE951

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2699737