СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ

1. Способ управления резонансно-усиленным вращательным буром, содержащим буровой модуль и систему управления для управления одним или более параметрами бурения бурового модуля, причем способ содержит этапы, на которых:
(a) применяют одну или более начальных характеристик бурящегося материала и/или один или более начальных параметров бурения к системе управления и/или к буровому модулю;
(b) измеряют один или более текущих параметров бурения для получения одного или более измеренных параметров бурения;
(c) используют один или более измеренных параметров бурения в качестве входа в систему управления для получения выхода из системы управления, причем выход содержит одну или более расчетных характеристик бурящегося материала;
(d) используют одну или более расчетных характеристик бурящегося материала, и/или один или более измеренных параметров бурения в качестве входа в систему управления для получения выхода из системы управления, причем выход содержит один или более расчетных параметров бурения;
(e) в необязательном порядке применяют один или более расчетных параметров бурения к буровому модулю;
(f) в необязательном порядке повторяют этапы (b), (c) (d) и (e).
2. Способ по п. 1, в котором на этапе (d) один или более расчетных параметров бурения из предыдущей итерации процесса управления используют как дополнительный вход для определения расчетных параметров бурения.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором параметры бурения содержат одно или более из следующих:
(a) осевого усилия бурения на бурящийся материал, также именуемого осевой нагрузкой на долото (WOB) или статическим усилием;
(b) скорости или темпа прохождения бурового долота и/или бурового модуля через бурящийся материал;
(c) ускорения бурового долота и/или бурового модуля через бурящийся материал;
(d) частоты колебаний бурового долота и/или бурового модуля;
(e) амплитуды колебаний бурового долота и/или бурового модуля;
(f) колебательного осевого усилия на бурящийся материал, также именуемого динамическим усилием;
(g) скорости вращения или оборотов бура;
(h) вращательного усилия или крутящего момента бура на бурящийся материал;
(i) расхода флюида; и
(j) относительного перемещения бурового долота.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором характеристики бурящегося материала содержат один или более из:
(a) прочности материала на сжатие;
(b) жесткости или эффективной жесткости материала;
(c) предела текучести материала;
(d) ударной вязкости материала;
(e) усталостной прочности материала;
(f) прочности материала на разрыв;
(g) прочности материала на сдвиг;
(h) твердости материала;
(i) плотности материала;
(j) модуля Юнга материала; и
(k) коэффициента Пуассона материала.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором одну или более начальных характеристик бурящегося материала на этапе (a) получают из эмпирической информации, предпочтительно из базы данных.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором один или более начальных параметров бурения на этапе (a) получают из эмпирической информации, предпочтительно из базы данных.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором одну или более расчетных характеристик бурящегося материала на этапе (c) получают с использованием одной или более моделей, предпочтительно одной или более эмпирических моделей и/или одной или более математических моделей.
8. Способ по п. 7, в котором одна или более моделей содержат нейронную сеть.
9. Способ по п. 7 или 8, в котором одна или более моделей содержат модель NARMAX и/или модель на основе удара и/или модель на основе проникновения.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором один или более расчетных параметров бурения на этапе (d) получают с использованием модели нечеткой логики.
11. Способ по п. 10, в котором модель нечеткой логики содержит:
(i) обработку входных параметров этапа (d) для формирования нечетких входных параметров;
(ii) обработку нечетких входных параметров для формирования нечетких заключений; и
(iii) обработку нечетких заключений для задания выходных параметров этапа (d).
12. Способ по п. 11, в котором этап (i) содержит использование функции членства для преобразования одного или более входных параметров в один или более нечетких входных параметров.
13. Способ по п. 11 или 12, в котором этап (ii) содержит механизм вывода и основу правил, причем механизм вывода используется для выбора из основы правил одного или более правил для применения на основании входных параметров и/или нечетких входных параметров этапа (i), и при этом одно или более правил применяются к одному или более нечетким входным параметрам для их преобразования в одно или более нечетких заключений.
14. Способ по любому из пп. 11-13, в котором этап (iii) содержит использование функции членства и/или способа центра тяжести для преобразования одного или более нечетких заключений в выходные параметры этапа (d).
15. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором этап (e) применения одного или более расчетных параметров бурения к буровому модулю осуществляется, если один или более из расчетных параметров бурения отличаются от эквивалентных одного или более из измеренных параметров бурения.
16. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором этап (b) измерения одного или более текущих параметров бурения для получения одного или более измеренных параметров бурения осуществляется с использованием одного или более датчиков, встроенных в буровой модуль.
17. Способ по п. 16, в котором один или более датчиков выбраны из тензодатчика и датчика вихревых токов, акселерометра, датчика для измерения тока или изменений тока и датчика для измерения напряжения или изменений напряжения.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором способ содержит этап, на котором используют дополнительные параметры на одном или более этапах способа управления.
19. Способ по п. 18, в котором дополнительные параметры выбраны из:
(a) диаметра бурового долота;
(b) массы бурового модуля;
(c) температуры бурящегося материала;
(d) геостатического давления или порового давления бурящегося материала;
(e) длины бурового модуля;
(f) ширины ствола скважины; и
(g) глубины ствола скважины.
20. Способ бурения, причем способ содержит этап, на котором используют резонансно-усиленный бур для бурения материала, причем управление резонансно-усиленным буром осуществляют согласно способу по любому из пп. 1-19.
21. Система управления для резонансно-усиленного бурения, причем система управления содержит:
(a) контроллер для определения одной или более характеристик материала, подлежащего бурению, и
(b) контроллер для определения одного или более параметров бурения;
причем система управления способна осуществлять способ по любому из пп. 1-19.
22. Устройство для резонансно-усиленного бурения, причем устройство содержит:
(a) буровой модуль; и
(b) систему управления по п. 21.