抑制油气井钻柱黏滑振动控制器设计与应用

作     者：付蒙 吴亚锋 宋叔飚 李江红 张文龙 FU Meng;WU Yafeng;SONG Shubiao;LI Jianghong;ZHANG Wenlong

作者机构：西北工业大学动力与能源学院西安710072 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2019年第38卷第10期

页      面：256-261页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

主　　题：钻柱系统 黏滑振动 状态观测器 速度补偿控制 状态反馈控制 

摘      要：油气井钻进过程中,钻柱系统深入地下几千米,容易引发钻柱黏滑振动现象,进而损坏钻井设备、降低钻进效率及危害钻井安全。为了抑制钻柱黏滑振动,提高系统抗干扰能力,建立了钻柱双自由度集中参数模型及非线性摩擦扰动模型,设计一种状态观测器,提出了速度补偿反馈控制方案。在仿真系统中验证了控制方案的可行性;仿真结果表明,设计的控制器可以使波动的钻头转速逐步收敛于输入参考值,并且闭环控制系统表现出良好的动态性能;基于速度补偿反馈控制器设计了钻柱黏滑振动控制系统,并在钻进现场完成测试实验。实验表明,设计的控制系统可以有效地抑制钻柱黏滑振动,从而进一步提高钻进效率、保障钻进安全。