刘秀全等-中国石油大学（华东）-基于PID控制算法的深水钻井隔水管系统反冲控制

Session 1 - Oral 9

基于 PID 控制算法的深水钻井隔水管系统反冲控制

刘秀全，刘兆伟，王向磊

海洋油气装备与安全技术研究中心，中国石油大学（华东）

摘要：突发恶劣自然环境以及动力定位失效下需要在底部紧急解脱隔水管系统，隔水管系统在顶部张紧力的作用下发生快速向上的反冲响应，若控制不好易发生伸缩节超过冲程、隔水管压缩失稳等失效事故。目前，工程上一般遵循经验曲线控制隔水管系统反冲动力学响应，缺少一种行之有效的隔水管系统反冲动力学控制算法。为此，本文综合考虑钻井液下泄、海洋平台运动、张紧器及隔水管之间的耦合效应，建立了深水钻井隔水管-张紧器耦合系统反冲动力学模型，提出了隔水管系统反冲动力学控制策略，基于PID控制算法设计了深水钻井隔水管系统反冲动力学控制器。采用MATLAB/Simulink开发了一套深水钻井隔水管-张紧器耦合系统反冲动力学求解器，结合实例开展了隔水管系统反冲动力学控制效果分析。结果表明：所设计的PID控制器能有效地控制隔水管反冲动力学响应，隔水管系统反冲动态位移的最大峰值减小、最小谷值增大，降低了隔水管系统反冲过程中伸缩节超冲程、隔水管压缩等失效风险。

关键词：隔水管，张紧器，反冲控制，PID控制算法