书名：定向钻井动力学与控制理论研究及应用

定价：98.00元

作者：程载斌 任革学 李汉兴 何保生 著

字数：296千字

页数：177页

开本：16开

装帧：平装

出版社：中国石化出版社

书号：9787511460233

本书以定向钻井技术中滑动导向钻井方式为核心，针对定向钻井轨道设计与轨迹控制、系统多体动力学理论模型算法、工具面动态控制与轨迹控制理论、动力学与控制一体化分析方法及室内试验、油田现场试验应用进行了总结和整理，旨在与国内相关研究及技术人员交流定向钻井自动化控制研究与应用方面的成果经验，为定向钻井的数字化、自动化、智能化提供参考和帮助。本书内容反映了中海油研究总院有限责任公司承担的国家重大科技专项的部分研究进展及成果。

第１ 章 绪论 ( １ )

１.１ 工程背景 ( １ )

１.２ 关键技术及难点 ( ３ )

１.２.１ 关键技术 ( ３ )

１.２.２ 技术难点 ( ４ )

１.３ 技术现状 ( ７ )

１.３.１ 动力学计算分析 ( ７ )

１.３.２ 工具面与轨迹闭环控制 ( １３ )

１.４ 本书主要内容 ( １７ )

第２ 章 井眼轨迹监测与控制 ( １８ )

２.１ 实钻轨迹监测 ( １８ )

２.１.１ 实钻轨迹测斜计算 ( １８ )

２.１.２ 实钻轨迹偏差分析 ( １９ )

２.１.３ 邻井防碰分析 ( ２２ )

２.２ 随钻轨迹控制 ( ２６ )

２.２.１ 主法线角与工具面角 ( ２６ )

２.２.２ 井眼方向控制 ( ２９ )

２.２.３ 井眼位置控制 ( ３３ )

２.２.４ 软着陆轨迹控制 ( ３５ )

第３ 章 定向钻井系统动力学理论 ( ４０ )

３.１ 概述 ( ４０ )

３.１.１ 滑动导向钻井系统组成 ( ４０ )

３.１.２ 系统建模方法(  ４１ )

３.２ 典型单元描述 ( ４４ )

３.２.１ 刚体 ( ４４ )

３.２.２ Ｌａｇｒａｎｇｅ 几何*梁 ( ４５ )

３.２.３ ＡＬＥ 几何*梁 ( ４８ )

３.３ 全井段动力学模型 ( ５１ )

３.３.１ 常规钻柱组件 ( ５１ )

３.３.２ ＭＷＤ/ ＬＷＤ  ( ５６ )

３.３.３ 螺杆马达 ( ６０ )

３.３.４ 钻柱－井壁接触 ( ６３ )

３.３.５ 钻头－岩石作用 ( ６７ )

３.４ 分段动力学模型 ( ６８ )

３.４.１ 滑动钻进 ( ６８ )

３.４.２ 复合钻进 ( ７０ )

３.５ 系统方程与求解算法 ( ７１ )

３.６ 全井段钻柱动力学仿真 ( ７３ )

３.６.１ 起下钻 ( ７５ )

３.６.２ 顶驱空转 ( ７５ )

３.６.３ 划眼 ( ７６ )

３.６.４ 钻进 ( ７７ )

３.７ ＢＨＡ 快速动力学仿真u56256 . ( ８３ )

３.７.１ 滑动钻进仿真算例 ( ８３ )

３.７.２ 复合钻进仿真算例 ( ８５ )

第４ 章 定向钻井自动控制方法 ( ８７ )

４.１ 概述 ( ８７ )

４.２ 工具面反馈控制 ( ８９ )

４.２.１ *ＰＩＤ 控制 ( ８９ )

４.２.２ 模糊滑模控制(ＦＳＭＣ)  ( ９１ )

４.２.３ 自适应微分正反馈控制(ＡＤＰＦ) (  ９３ )

４.２.４ 顶驱扭摆减阻控制策略(Ｒｏｃｋ)  ( ９７ )

４.３ 钻井前馈控制 ( ９８ )

４.３.１ 目标轨迹规划 (１００)

４.３.２ 分段点控制量计算 (１０２)

４.３.３ 钻杆模型控制量计算 (１０５)

４.３.４ 顶驱初始转角校正 (１０８)

４.３.５ 钻具反扭角计算 (１０９)

４.３.６ 地层参数反演 (１１０)

４.４ 井眼轨迹闭环控制 (１１２)

４.４.１ 动态逆控制原理 (１１２)

４.４.２ 井眼轨迹闭环控制系统 (１１４)

４.４.３ 滤波器设计 (１１７)

４.４.４ 控制算法仿真验证 (１１９)

４.５ 动力学与控制一体化仿真 (１２０)

４.５.１ 钻井动力学与控制一体化分析软件 (１２０)

４.５.２ 井眼轨迹前馈控制仿真 (１２６)

４.５.３ 井眼轨迹闭环控制仿真 (１３１)

第５ 章 *滑动导向钻井系统试验应用 (１３７)

５.１ 室内缩比模型工具面控制实验 (１３７)

５.１.１ 室内实验装置u56256 . (１３７)

５.１.２ 顶驱定位 (１４０)

５.１.３ 顶驱速度运行 (１４０)

５.１.４ 顶驱扭摆 (１４０)

５.１.５ *ＰＩＤ 控制 (１５０)

５.１.６ ＦＳＭＣ 控制 (１５４)

５.１.７ *ＰＩＤ＋Ｒｏｃｋ 控制 (１５５)

５.１.８ ＦＳＭＣ＋Ｒｏｃｋ 控制 (１５７)

５.２ 油田现场应用(１５９ )

５.２.１ 工具面反馈控制 (１５９)

５.２.２ 滑动导向钻井前馈控制 (１６０)

５.２.３ 井眼轨迹闭环控制 (１６５)

参考文献 (１７３)

本书是十二五、十三五期间中海油研究总院有限责任公司进行井下动力钻具*滑动导向钻井系统研究的部分成果总结。针对钻井系统大长细比钻柱、钻柱-井壁碰撞、钻进、钻井地面控制、导向工具控制等无法采用传统方法进行计算分析的难题，在多体动力学框架下建立了滑动导向钻井系统的刚-柔耦合动力学方程、约束方程与井眼轨迹延伸方程，采用向后差分法进行求解计算，得到了系统动力学响应特性。引入控制算法，实现了滑动导向钻井地面控制、井下动力钻具控制与系统动力学一体化的建模求解，并将其应用于工具面及轨迹的自动控制。油田现场应用结果表明，该理论方法应用后，钻井效率与*性*得到了提高。

本书可供从事石油钻井工程力学、钻井自动化控制等相关专业的研究人员、工程技术人员参考使用，对大专院校相关专业的教师及研究生具有重要参考价值。

程载斌，中海油研究总院有限责任公司，钻井*工程师，*工程师。负责或参与30余项科研生产课题，发表论文20余篇，授权发明专利12项，实用新型10项，软件*权7项，获得科技进步奖、技术发明奖、海洋工程科学技术奖共8项。