一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统

本发明涉及旋转导向工具测试系统，特别涉及一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统。

背景技术：

1、旋转导向钻井系统是油气勘探开发领域先进的定向钻井设备，在钻井过程中，无论手动控制或自动控制，均需要根据当前的钻井状态不断调整导向参数，因此，调整过程与方式的准确与否依赖于钻井曲率控制方法。研究人员在开发不同控制方法与算法时，需要反复测试与验证其准确性，因此需对控制方法的测试系统进行研究。

2、现有技术中，专利公开号为cn115142791a的《旋转导向系统自动曲率控制方法和系统、计算机设备》通过在地面预先设定机械钻速的方式间接确定了井深数据，解决了当前旋转导向钻井工具无法准确感知自身当前井深的问题。

3、上述现有技术仅提出了一种控制方法，而未对控制方法的测试系统进行研究，缺乏对旋转导向工具曲率控制方法进行测试的系统；目前，一般采用全实物工具或全数字模拟对控制方法进行测试，但全实物测试成本高且效率较低，全数字测试置信度较低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，用以解决现有技术中没有比较可靠的针对缺乏对旋转导向工具曲率控制方法进行测试的系统，全实物测试成本高且效率较低，全数字测试置信度较低的问题。

2、一方面，本发明提供了一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，包括：上位机、实时仿真机和真实主控计算单元；所述实时仿真机内植入有虚拟测斜探管模块和工具导向特性模块，所述真实主控计算单元植入有曲率控制方法模块。

3、所述上位机用于输入初始井斜方位曲率参数和目标井斜方位曲率参数。

4、所述曲率控制方法模块用于根据井斜方位曲率差值得到工具导向参数。

5、所述工具导向特性模块用于根据钻井工艺参数、工具几何参数、工具类型、当前钻井深度和所述工具导向参数得到当前井斜方位参数。

6、所述虚拟测斜探管模块用于根据所述当前井斜方位参数得到当前虚拟传感器信号。

7、所述曲率控制方法模块、所述工具导向特性模块和所述虚拟测斜探管模块还分别用于实时更新所述工具导向参数、所述当前井斜方位参数和所述当前虚拟传感器信号。

8、在一种可能的实现方式中，所述上位机用于向所述曲率控制方法模块发送初始井斜方位曲率参数和目标井斜方位曲率参数，并向所述工具导向特性模块发送钻井工艺参数、工具几何参数和工具类型。

9、所述曲率控制方法模块用于根据所述初始井斜方位曲率参数和所述目标井斜方位曲率参数计算井斜方位曲率差值，并根据所述井斜方位曲率差值得到工具导向参数。

10、所述工具导向特性模块还输入有当前钻井深度，所述工具导向特性模块用于根据所述钻井工艺参数、所述工具几何参数、所述工具类型、所述工具导向参数和所述当前钻井深度得到当前井斜方位参数。

11、所述虚拟测斜探管模块用于根据所述当前井斜方位参数得到当前虚拟传感器信号。

12、所述曲率控制方法模块还用于根据所述当前虚拟传感器信号得到当前井斜方位曲率参数，并用所述当前井斜方位曲率参数更新所述初始井斜方位曲率参数。

13、所述曲率控制方法模块还用于根据新的井斜方位曲率差值实时更新所述工具导向参数。

14、所述工具导向特性模块还用于根据新的工具导向参数更新所述当前井斜方位参数。

15、所述虚拟测斜探管模块还用于根据新的当前井斜方位参数更新所述当前虚拟传感器信号。

16、在一种可能的实现方式中，所述上位机还用于向所述曲率控制方法模块发送目标钻井轨迹参数；所述目标钻井轨迹参数包括一个初始井斜方位曲率参数和若干个待测目标井斜方位曲率参数，其中第一个待测目标井斜方位曲率参数即所述目标井斜方位曲率参数。

17、所述曲率控制方法模块还用于：在所述当前钻井深度达到预设钻井深度时，用所述当前井斜方位曲率参数更新所述初始井斜方位曲率参数，并用下一个待测目标井斜方位曲率参数更新所述目标井斜方位曲率参数。

18、在一种可能的实现方式中，所述当前钻井深度是由仿真时长与钻速的乘积以及钻井过程中的井斜方位参数得到。

19、在一种可能的实现方式中，所述曲率控制方法模块包括：垂直钻井控制子模块、稳斜稳方位控制子模块、稳斜扭方位控制子模块和曲率控制子模块。

20、所述垂直钻井控制子模块设置有待测垂直钻井控制方法。

21、所述稳斜稳方位控制子模块设置有待测稳斜稳方位控制方法。

22、所述稳斜扭方位控制子模块设置有待测稳斜扭方位控制方法。

23、所述曲率控制子模块设置有待测曲率控制方法。

24、所述曲率控制方法模块还用于根据所述井斜方位曲率差值选择对应的控制方法，并根据所述控制方法和所述井斜方位曲率差值得到工具导向参数。

25、在一种可能的实现方式中，所述虚拟测斜探管模块设置有逆校正文本。

26、所述虚拟测斜探管模块还用于根据所述当前井斜方位参数和所述逆校正文本得到贴近真实测斜探管输出的当前虚拟传感器信号。

27、在一种可能的实现方式中，所述上位机还用于收集所述工具导向参数和所述当前井斜方位参数，按仿真时间生成各个参数的曲线图，并生成虚拟钻井轨迹曲线图和理想轨迹曲线图。

28、本发明中的一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，具有以下优点：

29、通过曲率控制方法模块根据井斜方位曲率差值得到工具导向参数，通过工具导向特性模块根据工具导向参数得到当前井斜方位参数，通过虚拟测斜探管模块根据当前井斜方位参数得到当前虚拟传感器信号，避免了全实物测试的高成本低效问题和全数字测试的低置信度问题，在不降低测试完整度的情况下提高了控制方法测试的准确性。

30、通过对一组初始井斜方位曲率参数和目标井斜方位曲率参数进行控制方法测试，提高了对单个控制方法的测试效果。

31、通过对若干组初始井斜方位曲率参数和目标井斜方位曲率参数进行控制方法测试，提高了对不同控制方法相结合的测试效果。

32、通过对虚拟测斜探管模块设置逆校正文本，提高了虚拟测斜探管模块的模拟真实性，进而提高了控制方法的测试准确度。

33、通过按仿真时间生成各个参数的曲线图，并生成虚拟钻井轨迹曲线图和理想轨迹曲线图，提高了控制方法测试结果的可观测性。

技术特征：

1.一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，其特征在于，包括：上位机、实时仿真机和真实主控计算单元；所述实时仿真机内植入有虚拟测斜探管模块和工具导向特性模块，所述真实主控计算单元植入有曲率控制方法模块；

2.根据权利要求1所述的一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，其特征在于，所述上位机用于向所述曲率控制方法模块发送初始井斜方位曲率参数和目标井斜方位曲率参数，并向所述工具导向特性模块发送钻井工艺参数、工具几何参数和工具类型；

3.根据权利要求2所述的一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，其特征在于，所述上位机还用于向所述曲率控制方法模块发送目标钻井轨迹参数；所述目标钻井轨迹参数包括一个初始井斜方位曲率参数和若干个待测目标井斜方位曲率参数，其中第一个待测目标井斜方位曲率参数即所述目标井斜方位曲率参数；

4.根据权利要求2所述的一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，其特征在于，所述当前钻井深度是由仿真时长与钻速的乘积以及钻井过程中的井斜方位参数得到。

5.根据权利要求2所述的一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，其特征在于，所述曲率控制方法模块包括：垂直钻井控制子模块、稳斜稳方位控制子模块、稳斜扭方位控制子模块和曲率控制子模块；

6.根据权利要求1所述的一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，其特征在于，所述虚拟测斜探管模块设置有逆校正文本；

7.根据权利要求1所述的一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，其特征在于，所述上位机还用于收集所述工具导向参数和所述当前井斜方位参数，按仿真时间生成各个参数的曲线图，并生成虚拟钻井轨迹曲线图和理想轨迹曲线图。

技术总结本发明公开了一种旋转导向工具曲率控制方法的半实物测试系统，包括：上位机、实时仿真机和真实主控计算单元；实时仿真机内植入有虚拟测斜探管模块和工具导向特性模块，真实主控计算单元植入有曲率控制方法模块。本申请通过曲率控制方法模块根据井斜方位曲率差值得到工具导向参数，通过工具导向特性模块根据工具导向参数得到当前井斜方位参数，通过虚拟测斜探管模块根据当前井斜方位参数得到当前虚拟传感器信号，避免了全实物测试的高成本低效问题和全数字测试的低置信度问题，在不降低测试完整度的情况下提高了控制方法测试的准确性。技术研发人员：李飞,张楠,任栢安受保护的技术使用者：西安石油大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20