井口回压调控方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种井口回压调控方法与装置，该方法包括实时获取井口的回压值与节流阀的开度值，并分别计算井口的回压偏差与节流阀的开度偏差；当所述回压偏差大于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值；当所述回压偏差小于等于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控，使井口回压达到井口回压设定值的预设的精度范围内。该方法实现了开度控制与回压控制的无扰动切换，切换时压力平稳无波动。该方法具有大偏差时快速调节、小偏差时精确调控的能力，控制效果好。简化了控制方法，容易实现，且控制效果稳定。

【技术实现步骤摘要】
井口回压调控方法与装置
本专利技术涉及石油钻井过程控制领域，尤其涉及一种井口回压调控方法与装置。
技术介绍
随着石油工业的快速发展，实际勘探开发对各种钻井技术的要求也越来越高。钻井技术开始不断向着自动化和智能化的方向发展，大量新型的自动化智能化钻井技术开始不断的涌现出来，并被广泛的应用于各种作业现场。精细控压钻井技术是自动化钻井的一个方面，用于自动监控井底压力。精细控压钻井是指通过数据监测系统和井口设备对井筒压力进行实时监控，实现安全钻井。在控压钻井系统装备中，通过调节节流管汇上的控压钻井节流阀来实现对井口回压的控制，保持整个钻井过程井口压力的平衡，是控压钻井硬件设备中实现压力控制的关键组成部分。目前，井口回压的控制方法主要存在以下问题：一方面，节流阀的控制具有非线性、时变不确定性的特点，而传统方法直接建立回压到液压调节的方法，没有考虑系统内部的非线性和时变的特性，控制效果差。另一方面，节流阀调节为液压缸双向动作，但实际中难于建立压力与液压缸双向动作的反馈控制方法，因此而降低了精细控压钻井实际操作时的调节精度。综上，亟需对现有的回压控制方法进行改进以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要对现有的回压控制方法进行改进以提高其调节精度。为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种井口回压调控方法，包括实时获取井口的回压值与节流阀的开度值，并分别计算井口的回压偏差与节流阀的开度偏差；当所述回压偏差大于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值；当所述回压偏差小于等于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控，使井口回压达到井口回压设定值的预设的精度范围内。优选地，在基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值之前，还包括，获取节流阀的开度设定值：建立节流阀开度特性曲线；基于所述节流阀开度特性曲线计算与井口回压设定值对应的节流阀开度，并将该节流阀开度作为节流阀的开度设定值。优选地，在基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值的步骤中包括：实时获取节流阀的开度值，根据所述节流阀的开度设定值与获取的节流阀的开度值计算节流阀的开度偏差；当所述开度偏差的绝对值大于预设的偏差基准值时，以最大速度调节所述节流阀来调控井口回压；当所述开度偏差的绝对值小于等于预设的偏差基准值时，以PID方式调节所述节流阀来调控井口回压。优选地，根据如下表达式建立所述节流阀开度特性曲线：其中，XSPV为节流阀的开度值，Cv为节流阀的特性值，a,b,c,d,e为常系数。优选地，在基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控之前，还包括，获取节流阀的开度设定值：建立井口回压控制模型；基于所述井口回压控制模型及实时获取的井口的回压偏差计算压力的控制量；将所述压力的控制量进行标准化处理以得到压力的控制输出量，并将所述压力的控制输出量作为节流阀的开度设定值。本申请的实施例还提供了一种井口回压调控装置，包括：检测单元，其实时获取井口的回压值与节流阀的开度值，并分别计算井口的回压偏差与节流阀的开度偏差；快速调节单元，其当所述回压偏差大于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值；精细调节单元，其当所述回压偏差小于等于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控，使井口回压达到井口回压设定值的预设的精度范围内。优选地，所述快速调节单元根据以下步骤获取节流阀的开度设定值：建立节流阀开度特性曲线；基于所述节流阀开度特性曲线计算与井口回压设定值对应的节流阀开度，并将该节流阀开度作为节流阀的开度设定值。优选地，所述快速调节单元根据以下步骤调控井口回压：实时获取节流阀的开度值，根据所述节流阀的开度设定值与获取的节流阀的开度值计算节流阀的开度偏差；当所述开度偏差的绝对值大于预设的偏差基准值时，以最大速度调节所述节流阀来调控井口回压；当所述开度偏差的绝对值小于等于预设的偏差基准值时，以PID方式调节所述节流阀来调控井口回压。优选地，所述快速调节单元根据如下表达式建立所述节流阀开度特性曲线：其中，XSPV为节流阀的开度值，Cv为节流阀的特性值，a,b,c,d,e为常系数。优选地，所述精细调节单元根据以下步骤获取节流阀的开度设定值：建立井口回压控制模型；基于所述井口回压控制模型及实时获取的井口的回压偏差计算压力的控制量；将所述压力的控制量进行标准化处理以得到压力的控制输出量，并将所述压力的控制输出量作为节流阀的开度设定值。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：通过建立三层反馈回压调控方法，实现了开度控制与回压控制的无扰动切换，切换时压力平稳无波动。该方法具有大偏差时快速调节、小偏差时精确调控的能力，控制效果好。简化了控制方法，容易实现，控制效果稳定，能够满足控压钻井技术中的井口回压精细调控要求。本专利技术的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。图1为根据本专利技术一实施例的井口回压调控方法的流程示意图；图2为根据本专利技术一实施例的井口回压调控方法的三层调控原理图；图3为根据本专利技术一实施例的井口回压调控方法的双PID开度反馈的原理图；图4为根据本专利技术的一示例的节流阀开度调节模型示意图；图5为根据本专利技术另一实施例的井口回压调控装置的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。为了达到精细控压钻井技术对井口压力的控制精度要求，需要适应节流阀的调节特性，特别是非线性与时变性。具体的，能够实现大开度快速调节、小开度精确调节的需求，同时解决节流阀开度双向调节的问题。能够结合节流阀特性曲线快速进行压力粗调，并实现压力控制与开度控制相互协作以实现井口压力的实时精细调节。图1为本专利技术实施例的井口回压调控方法的流程示意图。如图所示，该调控方法包括：步骤S110、实时获取井口的回压值与节流阀的开度值，并分别计算井口的回压偏差与节流阀的开度偏差。步骤S120、当所述回压偏差大于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值。步骤S130、当所述回压偏差小于等于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控，使井口回压达到井口回压设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井口回压调控方法，包括：实时获取井口的回压值与节流阀的开度值，并分别计算井口的回压偏差与节流阀的开度偏差；当所述回压偏差大于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值；当所述回压偏差小于等于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控，使井口回压达到井口回压设定值的预设的精度范围内。

【技术特征摘要】
1.一种井口回压调控方法，包括：实时获取井口的回压值与节流阀的开度值，并分别计算井口的回压偏差与节流阀的开度偏差；当所述回压偏差大于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值；当所述回压偏差小于等于预设的回压粗调阈值时，基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控，使井口回压达到井口回压设定值的预设的精度范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值之前，还包括，获取节流阀的开度设定值：建立节流阀开度特性曲线；基于所述节流阀开度特性曲线计算与井口回压设定值对应的节流阀开度，并将该节流阀开度作为节流阀的开度设定值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在基于所述节流阀的开度偏差对井口回压进行调控，使节流阀达到节流阀的开度设定值的步骤中包括：实时获取节流阀的开度值，根据所述节流阀的开度设定值与获取的节流阀的开度值计算节流阀的开度偏差；当所述开度偏差的绝对值大于预设的偏差基准值时，以最大速度调节所述节流阀来调控井口回压；当所述开度偏差的绝对值小于等于预设的偏差基准值时，以PID方式调节所述节流阀来调控井口回压。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据如下表达式建立所述节流阀开度特性曲线：其中，XSPV为节流阀的开度值，Cv为节流阀的特性值，a,b,c,d,e为常系数。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在基于所述节流阀的开度偏差及所述井口的回压偏差对井口回压进行调控之前，还包括，获取节流阀的开度设定值：建立井口回压控制模型；基于所述井口回压控制模型及实时获取的井口的回压偏差计算压力的控制量；将所述压力的控制量进行标准化处理以得到压力的控制输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王果，范红康，牛新明，孙明光，周号博，王世栋，刘建华，张建龙，马东军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11