УПРАВЛЕНИЕ КОМПЛЕКСАМИ БУРЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ

1. Реализованный компьютером способ управления внутрискважинным буровым оборудованием, включающий:
определение номинальной модели динамики скважинного бурения, основанной на замерах датчиков от внутрискважинного бурового оборудования;
определение неопределенности для номинальной модели динамики скважинного бурения;
определение набора моделей, основанное на неопределенности номинальной модели динамики скважинного бурения, которые отклоняются от номинальной модели динамики скважинного бурения; и
создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования на основе номинальной модели и набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели.
2. Реализованный компьютером способ по п. 1, отличающийся тем, что создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования, основанное на номинальной модели и наборе моделей, которые отклоняются от номинальной модели, включает создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования, который удовлетворяет критерию устойчивости для номинальной модели и который удовлетворяет критерию устойчивости для набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели.
3. Реализованный компьютером способ по п. 2, отличающийся тем, что создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования, который удовлетворяет критерию устойчивости для номинальной модели динамики скважинного бурения и который удовлетворяет критерию устойчивости для набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели динамики скважинного бурения, включающий создание виртуального контроллера, который удовлетворяет критерию ограниченного входа-выхода для каждой модели в наборе моделей, которые отклоняются от номинальной модели динамики скважинного бурения.
4. Реализованный компьютером способ по п. 3, отличающийся тем, что критерий ограниченного входа-выхода содержит критерий устойчивости по методологии Н-бесконечности.
5. Реализованный компьютером способ по п. 2, отличающийся тем, что создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования, который удовлетворяет критерию устойчивости для номинальной модели динамики скважинного бурения и который удовлетворяет критерию устойчивости для набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели динамики скважинного бурения, включает:
генерирование случайного подмножества моделей из набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели динамики скважинного бурения; и
создание виртуального контроллера, который удовлетворяет критерию устойчивости входа-выхода для каждой модели в случайном подмножестве моделей.
6. Реализованный компьютером способ по п. 5, отличающийся тем, что критерий устойчивости входа-выхода включает по меньшей мере один из указанных: критерий устойчивости по методологии Н-бесконечности или критерий устойчивости H-2.
7. Реализованный компьютером способ по п. 5, дополнительно включающий:
определение неопределенности для номинальной модели динамики скважинного бурения, включающее определение статистического распределения параметра номинальной модели динамики скважинного бурения, и
определение, основанное на неопределенности для номинальной модели динамики скважинного бурения, набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели динамики скважинного бурения, включающее определение набора случайных значений параметра, выбранных случайным образом из статистического распределения параметра.
8. Реализованный компьютером способ по п. 2, дополнительно включающий определение модели вибрационных возмущений для внутрискважинного бурового оборудования, и отличающийся тем, что создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования включает создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования, который удовлетворяет критерию устойчивости, с учетом модели вибрационных возмущений.
9. Реализованный компьютером способ по п. 8, отличающийся тем, что модель вибрационных возмущений включает амплитудно-частотную характеристику номинальной модели динамики скважинного бурения, а также создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования, который удовлетворяет критерию устойчивости, с учетом модели вибрационных возмущений, включает создание виртуального контроллера, который подавляет частоты, при которых амплитудно-частотная характеристика номинальной модели динамики скважинного бурения имеет коэффициент усиления, превышающий пороговое значение коэффициента усиления.
10. Реализованный компьютером способ по п. 1, дополнительно включающий:
выявление обновленных данных замеров от датчиков внутрискважинного бурового оборудования;
обнаружение того, что событие обновления модели произошло на основании обновленных данных замеров от датчиков; и
обновление номинальной модели динамики скважинного бурения на основании обнаружения того, что событие обновления модели произошло.
11. Реализованный компьютером способ по п. 10, дополнительно включающий:
получение высокоточных замеров датчика в соответствии с первой шкалой времени, и обновление номинальной модели динамики скважинного бурения на основании высокоточных замеров датчика в соответствии с первой шкалой времени; и
конфигурирование виртуального контроллера для применения управляющих входных сигналов к внутрискважинному буровому оборудованию в соответствии со второй шкалой времени, которая менее точная, чем первая шкала времени, на основании низкоточных замеров датчика, получаемых в соответствии со второй шкалой времени.
12. Реализованный компьютером способ по п. 10, отличающийся тем, что обнаружение того, что событие обновления модели произошло, включает
определение порога дивергенции для номинальной модели динамики скважинного бурения; и
определение того, что разница между номинальной моделью динамики скважинного бурения и замерами датчика превышает порог дивергенции.
13. Реализованный компьютером способ по п. 12, отличающийся тем, что определение порога дивергенции для номинальной модели динамики скважинного бурения дополнительно включает определение порога дивергенции на основании по меньшей мере одного из указанных: запланированной траектории ствола скважины или ограничения ошибок отслеживания ствола скважины.
14. Реализованный компьютером способ по п. 10, отличающийся тем, что обновление модели динамики скважинного бурения включает обновление параметра в номинальной модели динамики скважинного бурения, и при этом способ дополнительно включает обновление виртуального контроллера на основании обновленной модели динамики скважинного бурения.
15. Реализованный компьютером способ по п. 1, отличающийся тем, что внутрискважинное буровое оборудование содержит по меньшей мере одно из указанных: компоновку низа бурильной колонны (КНБК) или колонну бурильных труб.
16. Реализованный компьютером способ по п. 2, отличающийся тем, что создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования, который удовлетворяет критерию устойчивости для номинальной модели динамики скважинного бурения и который удовлетворяет критерию устойчивости для набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели, включает:
создание первого виртуального контроллера, который удовлетворяет первому критерию устойчивости для номинальной модели динамики скважинного бурения и который удовлетворяет первому критерию устойчивости для набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели;
создание второго виртуального контроллера, который удовлетворяет второму критерию устойчивости для номинальной модели динамики скважинного бурения и который удовлетворяет второму критерию устойчивости для набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели, при этом второй критерий устойчивости отличается от первого критерия устойчивости.
17. Реализованный компьютером способ по п. 16, дополнительно включающий:
определение того, что событие, требующее переключения виртуального контроллера, произошло; и
переключение между первым виртуальным контроллером и вторым виртуальным контроллером на основании определения того, что событие, требующее переключения виртуального контроллера, произошло.
18. Реализованный компьютером способ по п. 17, отличающийся тем, что определение того, что событие, требующее переключения виртуального контроллера, произошло, включает:
определение целевого стационарного значения входного управляющего сигнала для внутрискважинного бурового оборудования на основании номинальной модели динамики скважинного бурения;
сравнение стационарного значения входного управляющего сигнала для внутрискважинного бурового оборудования с измеренным значением входного управляющего сигнала для внутрискважинного бурового оборудования; и
определение того, что разница между стационарным значением входного управляющего сигнала для внутрискважинного бурового оборудования и измеренным значением входного управляющего сигнала для внутрискважинного бурового оборудования превышает порог отслеживания.
19. Реализованный компьютером способ по п. 17, отличающийся тем, что определение того, что событие, требующее переключения виртуального контроллера, произошло, включает:
определение запланированной траектории ствола скважины; и
определение, исходя из запланированной траектории ствола скважины того, что вероятность пересечения с другим стволом скважины превышает порог пересечения с другим стволом скважины, или что радиус кривизны запланированной траектории ствола скважины уменьшается ниже порогового значения радиуса.
20. Реализованный компьютером способ по п. 1, дополнительно включающий:
определение, на основании виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования, входного управляющего сигнала для внутрискважинного бурового оборудования, по результатам замеров датчика от внутрискважинного бурового оборудования; и
применение входного управляющего сигнала к внутрискважинному буровому оборудованию.
21. Реализованный компьютером способ по п. 20, отличающийся тем, что определение входного управляющего сигнала для внутрискважинного бурового оборудования включает определение по меньшей мере одного из указанных: нагрузки на долото, скорости бурения, скорости потока флюида, крутящего момента на долоте, крутящего момента на роторном столе, или числа оборотов в минуту (RPM).
22. Система, содержащая:
первый компонент, расположенный на или вблизи земной поверхности;
внутрискважинное буровое оборудование по меньшей мере частично размещенное внутри ствола скважины на или вблизи подземной зоны, при этом внутрискважинное буровое оборудование связано по меньшей мере с одним датчиком; и
виртуальный контроллер, коммуникационно присоединенный к первому компоненту и внутрискважинному буровому оборудованию, при этом виртуальный контроллер выполнен с возможностью производить операции, содержащие:
определение номинальной модели динамики скважинного бурения на основании замеров датчика от внутрискважинного бурового оборудования;
определение неопределенности для номинальной модели динамики скважинного бурения;
определение, основанное на неопределенности для номинальной модели динамики скважинного бурения, набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели динамики скважинного бурения; и
создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования на основе номинальной модели и набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели.
23. Энергонезависимый машиночитаемый носитель информации, закодированный в виде по меньшей мере одной компьютерной программы, содержащей команды, выполнение которых приводит к исполнению по меньшей мере одним процессором для управления бурением внутрискважинного бурового оборудования в скважине операций, содержащих:
определение номинальной модели динамики скважинного бурения на основании замеров датчика от внутрискважинного бурового оборудования;
определение неопределенности для номинальной модели динамики скважинного бурения;
определение, основанное на неопределенности для номинальной модели динамики скважинного бурения, набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели динамики скважинного бурения; и
создание виртуального контроллера для внутрискважинного бурового оборудования на основе номинальной модели и набора моделей, которые отклоняются от номинальной модели.