导向钻井地面下行指令发送控制系统的研究 (NXPowerLite).pdf

中文摘要 论文题目：导向钻井地面下行指令发送控制系统研究 专 业：检测技术与自 硕士生：戴晨(签名) 指导教师：霍爱清(签名) 摘要 旋转导向钻井下行信号传输通信系统由地面至井下分为三个部分，即地面控制系统、 井下导向工具和钻井液传输通道。地面控制系统根据井下数据作出控制指令，经下行通 讯通道，下传发送给井下导向工具，与井下旋转导向钻井工具系统相互联系，实现控制 指令的传送，指导井下工具按照设计的轨迹钻井，实现不同功能要求的操作。因此，钻 井作业的实际需要和旋转导向闭环钻井系统的功能组成决定了由地面控制系统实现下传 控制指令、进行下行通讯的必要性。 本论文着重于旋转导向钻井下行通讯系统地面控制系统的研究，在全面了解旋转导 向钻井下行通讯系统的基础上，以钻井液为信息通道，结合钻井液变排量下传方案，以 三降三升指令编码为基础，构建了地面可视化监控界面；设计实现了信息回放界面和指 令下传界面；所设计信息回放界面可以实现井下信息井斜角、工具角等的获取和数据回 放，完成了显示或绘制各自数据及曲线的功能；根据钻井工程需要，通过编码选择与发 送界面，完成了相应的控制指令编码的选择和发送；设计了基于DSP的编码脉冲指令控 制系统的硬件接口和软件程序，给出了软件流程图和部分程序，实现了地面监控系统与 DSP指令发送系统的通信，完成了对变频泥浆泵的变频控制及编码脉宽的控制，通过三 降三升改变泥浆的排量达到控制指令下传的目的。 相关实验测试表明，地面监控系统通过串口通讯与DSP指令发送系统可以进行有效 通信，能够完成导向钻井下行控制指令的发送，满足导向钻井下行通讯的实际需要。 建立了带摩擦的稳定平台广义被控对象的数学模型，设计了增广状态空间模型下的 预测控制器。给出了基于Laguerre函数的状态反馈增益矩阵算法，设计了增广非最小状 态模型下的预测控制器。提出了利用增广非最小状态空间模型与模型预测控制相结合的 稳定平台预测控制。仿真结果表明稳定平台预测控制系统既保证了钻井工程对控制精度 和动态特性的要求，而且对有摩擦干扰力矩及模型参数摄动具有较强的鲁棒性。 GUI预测控制 关键词：旋转导向钻井下行通讯系统地面监控I)SP 论文类型：应用基础 201lcxl00313资助) II surface Subject：Thecommandscontrol researchfor system rotary steeringdrilling downward communication Speciality：DetectingTechnology ent Name：Dai Chen(signature Instructor：Huo Aiqing(signature ABS。11RACT Therearethree ofthe parts rotarysteering downlink drilling communicationfrom systemthe tothe ground control downhole，ground tooland fluid steering channel．Basedon drillingtransport downhole