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摘要
针对井底压力控制精度低且钻进时效差等关键技术瓶颈，提出一种综合多性能指标的控压钻井过程协调控制方法。分析环空压力预测模型、钻柱系统集总参数模型、机械钻速模型等不同的单一过程模型，建立适合控制系统设计的控压钻井过程全局模型；基于先进控制理论，充分考虑回压、泵流量、转速、钻压等不同操控变量对井底压力与机械钻速的影响，提出稳定井底压力、提高机械钻速并减弱黏滑振动幅值的非线性模型预测控制方法，并从控制效果、抗扰动鲁棒性等方面对比非线性模型预测控制与常规比例积分微分(PID)方法的差异性。结果表明：在模型发生扰动时常规PID方法无法保证稳定控制；操控变量的选取影响在线优化时间与控制效果，相比于PID控制器，以井底压差、机械钻速为被控变量，回压、转速、泵流量三者为操控变量的非线性模型预测控制器在不停止钻进的情况下，泵流量辅助回压与转速更加有利于快速抑制气侵，同时提升机械钻速，保证钻井要求。
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