基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法及装置，方法包括：根据垂直钻进纠偏过程，构建垂直钻进纠偏过程的轨迹延伸模型，确定控制系统扰动量，构建控制系统；将垂直钻进过程的扰动量作为随机变量，依据实钻测斜数据和所述轨迹延伸模型，评估当前扰动量幅值，并结合历史扰动量数据，基于混合高斯模型评估扰动量概率密度及其期望；基于扰动量的期望值，修正轨迹延伸模型与约束方程，代入滚动优化求解，最终获得轨迹延伸模型校正后的垂直钻进纠偏控制量。有益效果是：基于混合高斯模型评估方法，提取纠偏过程中扰动量的先验信息，以此作为反馈校正参数，大幅提高垂钻纠偏控制精度。钻纠偏控制精度。钻纠偏控制精度。

【技术实现步骤摘要】
基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法及装置


[0001]本专利技术涉及垂直钻进领域，尤其涉及一种基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法及装置。

技术介绍

[0002]定向纠偏控制一直是垂直钻进领域重要的研究课题之一。定向纠偏控制的核心目标是通过导向井底钻具组合(bottom Hole assembly,BHA)矫正偏斜的钻进轨迹，使得钻进轨迹的闭合距、与井斜角尽量减少至零，从而保证钻进轨迹能够沿铅垂线向下延伸。
[0003]考虑钻进成本与钻机限制，在地质钻进中常用的导向工艺技术仍以滑动导向技术和定点测量技术为主，这将大大增加轨迹测量时间间隔和钻进过程的不确定性。同时，为保证轨迹质量，工程中对轨迹曲率和井斜角提出一定限制，从一定程度上增加了纠偏控制器设计难度。
[0004]针对这类控制问题，目前已有较多研究集中在模型预测控制(model predictive control,MPC)方法上。例如有学者应用MPC方法建立轨迹跟踪控制器，还有学者将MPC控制方法直接应用于实际定向钻井工程中并取得了很好的控制效果。然而，目前却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法，其特征在于：包括以下步骤：S101：模型及控制系统构建：根据垂直钻进纠偏过程，构建垂直钻进纠偏过程的轨迹延伸模型，确定控制系统扰动量，构建控制系统；S102：扰动量期望预估：将垂直钻进过程的扰动量作为随机变量，依据实钻测斜数据和所述轨迹延伸模型，评估当前扰动量幅值，并结合历史扰动量数据，基于混合高斯模型评估扰动量概率密度及其期望；S103：反馈校正：基于步骤S102中扰动量的期望值，修正轨迹延伸模型与约束方程，代入滚动优化求解，最终获得轨迹延伸模型校正后的垂直钻进纠偏控制量。2.如权利要求1所述的一种基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法，其特征在于：所述轨迹延伸模型，采用四个状态量定义钻进轨迹点的偏差，分别为井斜角α
x
,α
y
与水平位移S
x
,S
y
；采用磁工具面角ω
SR
与导向率表示可操作量；采用Δ，Δ
x
，Δ
y
表示干扰或钻进过程中的扰动量。3.如权利要求2所述的一种基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法，其特征在于：所述轨迹延伸模型采用下式表示：其中，r为导向钻具的固有参数，具体指在平稳地层中该导量钻具所能钻出轨迹的理论最大曲率。4.如权利要求3所述的一种基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法，其特征在于：所述控制系统，包括：滚动优化环节、反馈评估环节、轨迹延伸模型环节、轨迹测算环节、垂直钻进纠偏过程环节和测斜仪。5.如权利要求4所述的一种基于高斯混合模型的垂钻纠偏控制反馈校正方法，其特征在于：所述控制系统的控制原理为：给定导向钻具的固有参数输入r
in
，在钻进不同阶段，r
in
随着干扰量的存在而变化；利用O
out
表示轨迹状态的四个状态量井斜角α
x
,α
y
与水平位移S
x
,S
y
；通过测斜仪测量井底处的井斜角α与方位角应用轨迹测算环节反算出轨迹的状态量O
′
out
；状态量O
′
out
将作为反馈值传递给滚动优化环节，计算纠偏控制输入ω
SR
、O
′
out
与预测模型计算的预测...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，张典，王瑶为，陆承达，陈略峰，曹卫华，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：