Skip to main content
فهرست مقالات

بهینه کردن نرخ حفاری در سیستم های حفاری با استفاده از ساختار جدید کنترل کننده پیش بین مقاوم مقاله

نویسنده:

نویسنده مسئول:

علمی-پژوهشی (وزارت علوم)/ISC (6 صفحه - از 413 تا 418)

چکیده:

حفاری یکی از فرآیند های مکانیکی بسیار حیاتی در صنعت نفت و گاز است که کنترل پارامترهای عملیاتی آن به منظور افزایش بهره وری و کاهش هزینه های گران قیمت در این فرآیند تنظیم می شود. هدف اصلی در این مقاله، ارائه یک راه کار نوین جهت تنظیم و بهینه سازی نرخ حفاری با بهره گیری از گشتاور موتور گردان در سیستم حفاری می باشد. در این مقاله، پیکر بندی جدیدی بر مبنای کنترل کننده های مقاوم پیش بین برای ردیابی مقادیر کاری مرجع تکه ای-ثابت معرفی می گردد. برای این منظور، یک کنترل کننده پیش بین مقاوم مبتنی بر ایده تیوب مطرح می شود که تیوب های آن بر مبنای مجموعه های قابل دسترس سیستم ارائه شده است. یک سیستم حفاری شامل موتور گردان، لوله های حفاری و مته، به عنوان بستر تست نمونه برای ارزیابی عملکرد این روش کنترلی در نظر گرفته شده است. سیستم حفاری در نظر گرفته شده با استفاده از ساختار مدل بورگین و یانگ، به عنوان یک مدل ریاضی کامل حفاری، بصورت یک سیستم خطی توام با عدم قطعیت های محدود و جمع شونده مدل سازی می شود. مهمترین بخش نوآورانه در این مقاله مربوط به ادغام مساله رگولاتوری با مساله ردیابی است. مزایای روش کنترلی معرفی شده نسبت به رویکردهای کنترلی معمول بر حسب خصوصیات پایداری و مقاوم در سیستم حفاری شبیه سازی شده مورد بررسی قرار داده می شود و برتری نتایج حاصل در شبیه سازی ها نشان داده شده است.

Drilling is one of the most critical mechanical process in oil and gas industry in which its operational parameters should properly be tuned to reduce drilling time and consequently enhance efficiency of the drilling process. The main objective in this paper is to present a new method to regulate and optimize the Rate of Penetration (ROP) of the system with top drive rotary motor torque in drill string. The paper presents a formulation of a robust receding horizon controller to track piecewise constant references. To achieve this, a tube-based Robust Model Predictive Control (RMPC) is introduced in which the tubes are based on reachable sets. A drilling system is assumed as a test bed for evaluating the performance of the proposed control scheme. The assumed drilling system is modeled as a linear system with additive bounded uncertainties by using Bourgoyne and Young model which is known as a complete mathematical drilling model. The most important novelty part of this manuscript corresponds to integration of both tracking and regulatory objectives in one control framework. Simulations demonstrate the effectiveness of the stability and robust characteristics the proposed RMPC scheme in terms of its stability and robust characteristics with respect to the usual control approaches.

کلیدواژه ها:

کنترل بهینه ، کنترل کننده پیش‌بین ، سیستم های حفاری ، نرخ حفاری ، کنترل مقاوم

Model predictive control ، rate of penetration (ROP) ، rotary drilling control ، Robust Control ، Optimal Control


برای مشاهده محتوای مقاله لازم است ورود پایگاه شوید. در صورتی که عضو نیستید از قسمت عضویت اقدام فرمایید.

لمشاهدة محتوی المقال یلزم الدخول إلی دخول الموقع.
إن كنت لا تقدر علی شراء الاشتراك عبرPayPal أو بطاقة VISA، الرجاء ارسال رقم هاتفك المحمول إلی مدير الموقع عبر credit@noormags.ir.

You should become a Sign in to be able to see articles.
If you fail to purchase subscription via PayPal or VISA Card, please send your mobile number to the Website Administrator via credit@noormags.ir.