地质钻探垂钻定向纠偏控制的工程实现与实验分析

作     者：张典 杜胜 陆承达 陈略峰 曹卫华 吴敏 ZHANG Dian;DU Sheng;LU Chengda;CHEN Luefeng;CAO Weihua;WU Min

作者机构：中国地质大学(武汉)自动化学院 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室 地球探测智能化技术教育部工程研究中心 

出 版 物：《钻探工程》 (Drilling Engineering)

年 卷 期：2022年第49卷第4期

页      面：14-22页

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目“复杂地质钻进过程智能控制”(编号:61733016) 国家自然科学基金青年项目“地质钻进过程钻柱振动的多维度融合模型与自适应协调抑制”(编号:62003317) 湖北省自然科学基金创新群体项目“地质钻探智能化技术及应用”(编号:2020CFA031) 高等学校学科创新引智计划项目“复杂系统先进控制与智能自动化”(编号:B17040) 

主　　题：地质钻探 钻进过程 定向纠偏 垂钻轨迹延伸模型 模型预测控制 纠偏控制系统 工程应用 

摘      要：理论提出的纠偏方法需反复进行实验验证方可应用于实际工程，然而垂钻纠偏控制过程复杂，操作难度大，所需时间长、资金庞大，直接将所提方法放置现场调试是不可取的，而仅采用计算机仿真对算法进行验证也有一定局限性，因此发展和研究纠偏控制工程实现方法十分必要。本文以地质钻探钻进过程定向纠偏控制的工程实现为导向，首先分析并给出实际纠偏工艺过程以及纠偏控制的特点与目标；然后总结基于模型预测控制的纠偏控制问题与优化目标，结合笔者早期的一些纠偏控制理论研究，分别阐述不同纠偏工况下的纠偏控制方法；其次开发定向纠偏控制系统，用于集成纠偏控制算法，使得算法能够应用于实际工程；最后设计纠偏控制实验，以验证纠偏控制算法的工程适用性。实验表明，所提纠偏控制方法能够有效应用于实际纠偏过程，并应对和完成多种纠偏任务。