用于控制井底压力的方法、系统、处理器及存储介质

本申请涉及油气勘探开发，具体地涉及一种用于控制井底压力的方法、系统、处理器及存储介质。

背景技术：

1、为了防止溢流、井喷等事故的发生，控压钻井技术被提出。控压钻井是一种先进的钻井技术，且已经被证明在窄安全压力窗口井中有效。目前针对控压钻井的研究分为更完善的压力控制方法、自动的压力控制设备以及精度更高的井筒水力学模型。其中，针对压力控制方法的研究多止步于仿真模拟，且由于压力控制方法的原理复杂、工业应用较少，并没有应用于实际的控压钻井过程中。而对于控压钻井相关的自动化设备均存在部分问题。例如，基于随钻测压(pressure while drilling,pwd)的恒定井底压力方法与设备仅适用于井底压力恒定情况下的控压钻井。又例如，pcds-i控压钻井系统的控制精度为0.2mpa左右，其压力控制精度较低。因此，现有技术在控压钻井过程中的压力控制方式存在控制精度较低的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种用于控制井底压力的方法、系统、处理器及存储介质，用以解决现有技术的压力控制方式控制精度较低的问题。

2、为了实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种用于控制井底压力的方法，包括：

3、获取实际井口压力和目标井口压力；

4、根据实际井口压力和目标井口压力，通过蜣螂优化算法整定预构建的pid控制器的参数，以得到pid控制器输出的控制量；

5、基于预确定的井控设备的传递函数，根据控制量确定井控设备中的节流阀的开度控制信号；

6、通过开度控制信号对节流阀的开度进行调节，以实现对井底压力的控制。

7、在本申请实施例中，pid控制器的参数包括比例参数、积分参数和微分参数，根据实际井口压力和目标井口压力，通过蜣螂优化算法整定预构建的pid控制器的参数，包括：初始化蜣螂群中的各蜣螂的当前位置；获取蜣螂优化算法的适应度函数；根据适应度函数、实际井口压力和目标井口压力确定各蜣螂在当前位置下的适应度值；根据各蜣螂在当前位置下的适应度值更新目标蜣螂；更新各蜣螂的当前位置，并返回执行根据适应度函数确定各蜣螂在当前位置下的适应度值的步骤，直至执行次数达到预设迭代次数，以根据目标蜣螂的当前位置确定pid控制器的比例参数、积分参数和微分参数。

8、在本申请实施例中，根据各蜣螂在当前位置下的适应度值更新目标蜣螂，包括：对比各蜣螂在当前位置下的适应度值，并将适应度值最大的蜣螂更新为目标蜣螂。

9、在本申请实施例中，更新各蜣螂的当前位置包括：确定各蜣螂对应的类型；根据类型分别确定各蜣螂的位置更新方式；根据位置更新方式分别更新各蜣螂的当前位置。

10、在本申请实施例中，井控设备还包括信号放大器和电液比例阀，井控设备的传递函数的确定包括：分别获取信号放大器、电液比例阀和节流阀的构件控制函数；根据信号放大器、电液比例阀和节流阀的构件控制函数确定井控设备的传递函数。

11、在本申请实施例中，井控设备的传递函数满足公式(1)：

12、

13、

14、其中，g(s)为开度控制信号，δq为电液比例阀正向移动系数，δp为电液比例阀负向移动系数，a为液压油作用于活塞的有效面积，s为采样周期，cec为液压缸外泄露系数，cic为液压缸内泄露系数，βe为液压油的有效体积弹性模数，lv为节流阀阀芯位移，v为液压缸容积，fd为钻井液对节流阀阀芯的作用力，m为液压缸执行机构的总质量。

15、本申请实施例第二方面提供一种处理器，被配置成执行上述的用于控制井底压力的方法。

16、本申请实施例第三方面提供一种用于控制井底压力的系统，包括：处理器；pid控制器；以及井控设备，包括节流阀。

17、在本申请实施例中，井控设备还包括：信号放大器；电液比例阀。

18、本申请实施例第四方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于控制井底压力的方法。

19、上述技术方案，首先根据获取的实际井口压力和目标井口压力通过蜣螂优化算法整定预构建的pid控制器的参数，以得到pid控制器输出的控制量，再基于预确定的井控设备的传递函数，根据控制量确定井控设备中的节流阀的开度控制信号，进而通过开度控制信号对节流阀的开度进行调节，以实现对井底压力的控制。本申请通过蜣螂优化算法，根据获取的实际井口压力和目标井口压力整定预构建的pid控制器的参数，能够在不同施工条件下实时地整定pid控制器的参数，降低了节流阀的非线性特性对pid控制的影响，从而提高井底压力的控制精度。

20、本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种用于控制井底压力的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pid控制器的参数包括比例参数、积分参数和微分参数，所述根据所述实际井口压力和所述目标井口压力，通过蜣螂优化算法整定预构建的pid控制器的参数，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述各蜣螂在当前位置下的适应度值更新目标蜣螂，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述更新所述各蜣螂的当前位置包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述井控设备还包括信号放大器和电液比例阀，所述井控设备的传递函数的确定包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述井控设备的传递函数满足公式(1)：

7.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至6中任一项所述的用于控制井底压力的方法。

8.一种用于控制井底压力的系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述井控设备还包括：

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据权利要求1至7中任一项所述的用于控制井底压力的方法。

技术总结本申请公开了一种用于控制井底压力的方法、系统、处理器及存储介质，属于油气勘探开发技术领域。该方法包括：获取实际井口压力和目标井口压力；根据实际井口压力和目标井口压力，通过蜣螂优化算法整定预构建的PID控制器的参数，以得到PID控制器输出的控制量；基于预确定的井控设备的传递函数，根据控制量确定井控设备中的节流阀的开度控制信号；通过开度控制信号对节流阀的开度进行调节，以实现对井底压力的控制。本申请能在不同施工条件下实时地整定PID控制器的参数，降低了节流阀的非线性特性对PID控制的影响，从而提高井底压力的控制精度。技术研发人员：杨宏伟,李军,龙震宇,张辉,张更,安锦涛,连威受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）技术研发日：技术公布日：2024/7/4