Адаптивное бурение с контролируемым давлением

При бурении скважин критически важно поддерживать баланс давлений, такой баланс поддерживается с использованием циркулирующего внутри скважины бурового раствора. Необходимо, чтобы давление в затрубном пространстве скважины лежало в определенных «безопасных» границах: если давление будет слишком малым, то возможен приток жидкости из окружающей породы или в худшем случае разрушение ствола скважины. С другой стороны при слишком высоком давлении возможно разрушение структуры породы, что приводит к утечке бурового раствора или уход направления бурения. Безопасные границы давления часто бывают узкими, особенно при глубоководном бурении или в повторно используемых скважинах. Бурение с контролируемым давлением (MPD – Managed Pressure Drilling) — это технология, позволяющая точно контролировать давление в затрубном пространстве (на дне скважины). Она позволяет бурить скважины со сложными профилями давления породы, уменьшить потери раствора и приток жидкости из породы. Система бурения с контролируемым давлением описывается нелинейными уравнениями и содержит ряд параметров, которые сложно определить расчетным путем. Для таких систем естественным решением является применение адаптивного управления. В настоящем докладе приводится описание общей задачи MPD бурения, кратко сообщается об известных подходах к этой задаче и даются результаты применения частотной адаптации к этому процессу. Описывается применение адаптивного управления для контроля давления в системе MPD на конкретной технологической установке. Адаптация построена на основе идентификации модели объекта управления конечно-частотным методом и синтеза ПИД-регулятора по этой модели на основе метода внутренней модели. Приводятся результаты экспериментальных исследований на реальной технологической установке.