防冲钻机钻测智能化试验平台研制及初步应用

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作者 谭健 刘学生 +3 位作者 耿艳峰 付彪 王洪磊 许珂 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期673-684,共12页

为研究钻机钻进参数与围岩参数定量关系,实现冲击地压卸压钻进与预警评价同步,自主研发一套防冲钻机钻测智能化试验平台。该平台由智能钻测试验钻机、大尺度真三轴应力加载系统、计算机控制系统和其他辅助装置等组成。平台能够较好地还... 为研究钻机钻进参数与围岩参数定量关系,实现冲击地压卸压钻进与预警评价同步,自主研发一套防冲钻机钻测智能化试验平台。该平台由智能钻测试验钻机、大尺度真三轴应力加载系统、计算机控制系统和其他辅助装置等组成。平台能够较好地还原现场环境下的岩体力学参数与结构特征,实现随钻参数的实时测量与收集;利用该平台初步开展验证性试验。结果表明:真三轴应力加载系统通过电液伺服系统控制横向与竖向加载液压缸,实现大尺度试件的精确均匀真三轴加载,最大压力达6000kN,可真实再现千米深井围岩应力状态;智能钻测试验钻机在导轨式液压钻机基础上,设计新型高精度传感装置及信号传输模块,实现复杂工况下钻杆钻进过程中近钻头处随钻参数的实时测量与传输;计算机控制系统具有真三轴加载、钻机钻进控制、钻进参数收集等功能,实现钻进与参数采集同步;平台整体结构设计合理,操作简单。研发的试验平台可开展真三轴应力状态下大尺度试件钻进试验,对于研究建立钻机钻进参数与围岩参数定量关系,研发钻进过程中冲击危险性同步智能预警技术,实现围岩稳定性评估并进行同步预警等具有重要意义。 展开更多

关键词 试验平台 冲击地压 真三轴加载 随钻参数 实时测量

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利用水声通信原理解决随钻数据传输问题 被引量：3

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作者 耿艳峰 贾梦之 +3 位作者 郑重 闫宏亮 岳耀宾 李芳 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期53-60,共8页

在现有随钻数据传输技术的基础上,首次提出利用水声通信原理解决随钻数据传输难题的设想。首先选择钻杆内的钻井液作为水声通讯信道,并将其简化为一维、有限长、均匀、等截面波导。根据理想流体的小振幅波方程,讨论随钻水声信道的截止... 在现有随钻数据传输技术的基础上,首次提出利用水声通信原理解决随钻数据传输难题的设想。首先选择钻杆内的钻井液作为水声通讯信道,并将其简化为一维、有限长、均匀、等截面波导。根据理想流体的小振幅波方程,讨论随钻水声信道的截止频率与黏滞力、非线性特性等因素的影响,确定通讯系统的频率、功率与传输距离等基本参数。然后提出建立随钻信道的分段、时变、分布式模型思路,适应信道结构分段变化、钻井深度随时间增加、信道参数时变分布等特点,仿真分析随钻水声信道的传输特性。最后通过定量计算水基钻井液、油基钻井液对水声信号的衰减,提出通过相控阵技术增强信源功率,提高信源质量与信宿检测能力。结果表明:利用水声通信原理解决随钻数据的高速传输问题是可行的,有望使随钻数据传输技术取得突破性进展,彻底解决随钻数据传输问题;结合钻井工程参数,可以选用的水声信号频率大于2 kHz,有效地避开了钻井过程噪声,有利于随钻信号提取;现有水声换能器、传感器可以满足3 000 m以内的随钻通信需求。 展开更多

关键词 水声通信 随钻测量 钻井液信道 相控阵 声波换能器

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基于提升格式的双正交小波构造 被引量：7

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作者 耿艳峰 冯叔初 郑金吾 《石油大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期144-147,156,共5页

介绍了提升格式的基本原理,采用插值细分方法设计了提升格式的预测算子,根据信号变换前后消失矩保持不变的要求设计更新算子,构造了一组不同消失矩的双正交小波的尺度函数和等消失矩的小波函数。通过设计不同的预测算子和更新算子,可以... 介绍了提升格式的基本原理,采用插值细分方法设计了提升格式的预测算子,根据信号变换前后消失矩保持不变的要求设计更新算子,构造了一组不同消失矩的双正交小波的尺度函数和等消失矩的小波函数。通过设计不同的预测算子和更新算子,可以得到具有不同的正则性、光滑性、消失矩等特性的小波函数,这为根据被处理信号的特征灵活地构造相应的小波函数及提高信号处理的质量和效率提供了一种简单实用的方法。 展开更多

关键词 提升格式 双正交小波 小波构造 信号处理 插值细分 数字信号处理

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旋转导向钻井工具姿态测量陀螺仪故障估计与处理方法 被引量：8

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作者 耿艳峰 孙建 +1 位作者 王伟亮 程民彪 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期273-280,共8页

针对旋转导向钻井工具姿态测量系统陀螺仪故障问题,提出一种陀螺仪加性故障估计与处理方法。首先将陀螺仪故障增广为状态变量,融合加速度计测量信息建立非线性测量模型;然后针对由于模型线性化、陀螺仪漂移、钻井过程的高温、高压、强... 针对旋转导向钻井工具姿态测量系统陀螺仪故障问题,提出一种陀螺仪加性故障估计与处理方法。首先将陀螺仪故障增广为状态变量,融合加速度计测量信息建立非线性测量模型;然后针对由于模型线性化、陀螺仪漂移、钻井过程的高温、高压、强振动等因素导致卡尔曼滤波算法估计精度变差的问题,将测量误差等效为幅值有界但分布未知的误差,提出了一种自适应扩展集员卡尔曼滤波算法,实现了陀螺仪加性故障的准确估计,利用陀螺仪故障估计值校正陀螺仪输出,实现故障条件下工具面角的准确测量。样机模拟实验结果表明在发生陀螺仪故障情况下,基于所提出的算法,工具面角估计值的最大均方根误差为3.841°,满足实际钻井技术需求,为提高旋转导向钻井工具姿态测量系统的可靠性奠定了基础。 展开更多

关键词 旋转导向 故障估计 故障处理 自适应扩展集员卡尔曼滤波 陀螺仪

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小波构造综述 被引量：13

5

作者 耿艳峰 冯叔初 《石油大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2004年第1期127-131,共5页

小波函数的构造是小波理论分析与应用研究的基础 ,不同的小波函数具有不同的光滑性、消失矩、对称性等性能指标。如何根据所处理的信号特征构造或者选择最佳的小波函数、提高信号处理的效率与质量是小波理论与应用研究的目的。文章从小... 小波函数的构造是小波理论分析与应用研究的基础 ,不同的小波函数具有不同的光滑性、消失矩、对称性等性能指标。如何根据所处理的信号特征构造或者选择最佳的小波函数、提高信号处理的效率与质量是小波理论与应用研究的目的。文章从小波构造的角度论述了小波理论的发展历程 ,着重论述了几种有代表性的小波构造方法、实现原理及其最新研究进展 。 展开更多

关键词 小波函数 消失矩 对称性 尺度函数 小波分析技术

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动态指向式旋转导向钻井工具面角的动态测量 被引量：3

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作者 耿艳峰 宋志勇 +1 位作者 王伟亮 杨毅森 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期323-329,共7页

针对钻井过程复杂振动环境下单独使用加速度计和陀螺仪都无法准确获得近钻头处工具面角测量值的情况,提出一种融合单轴陀螺仪和双三轴加速度计测量数据的组合滤波方案。采用扩展卡尔曼滤波算法,根据加速度计测量信息自适应地调整滤波参... 针对钻井过程复杂振动环境下单独使用加速度计和陀螺仪都无法准确获得近钻头处工具面角测量值的情况,提出一种融合单轴陀螺仪和双三轴加速度计测量数据的组合滤波方案。采用扩展卡尔曼滤波算法,根据加速度计测量信息自适应地调整滤波参数使测量结果最佳,能够准确估计出工具面角和陀螺仪漂移。仿真与实际测试结果表明,该方法能够适应钻井工具不同运行工况并大幅减弱井下振动、陀螺仪漂移等因素对工具面角动态测量精度的影响,工具面角误差小于6°,为旋转导向钻井工具的研制奠定了基础。 展开更多

关键词 旋转导向钻井 动态工具面角测量 扩展卡尔曼滤波 加速度计 陀螺仪

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湿天然气槽式孔板在线计量技术研究 被引量：4

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作者 李玉星 张光华 +2 位作者 王军 耿艳峰 韩专 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期115-117,共3页

针对当前湿天然气井口计量存在的技术难题,基于双槽形孔板的计量元件,研制了低成本双节流式孔板组合的流量计样机,研究了流体通过双槽型孔板时的流动特性以及各种气液比下双槽型孔板之间差压、压力、温度信号与气液分相流量之间的关系,... 针对当前湿天然气井口计量存在的技术难题,基于双槽形孔板的计量元件,研制了低成本双节流式孔板组合的流量计样机,研究了流体通过双槽型孔板时的流动特性以及各种气液比下双槽型孔板之间差压、压力、温度信号与气液分相流量之间的关系,建立了适用于双槽形孔板流量计系统的数学计量模型,并用此模型进行了室内计量实验、现场实验和国家计量中心的标定。测试结果表明,在实验范围内,气相流量的最大测量误差小于10%,液相流量的最大测量误差小于15%。该工业样机计量精度可以满足实际生产的需要。 展开更多

关键词 多相流体流量计 孔板 数学模型 流量 计量 技术

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新型气液两相流量计设计与试验 被引量：5

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作者 万勇 郑金吾 +1 位作者 耿艳峰 万莉 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期165-168,共4页

采用双节流元件组合的方式,建立了基于Murdock系数的流量测量的数学模型,在此基础上研制开发了一种新型的基于双槽式孔板节流元件的流量计,并用流量计样机对空气和水组成的两相流进行了测试试验。结果表明,气相流量测量的相对误差绝对... 采用双节流元件组合的方式,建立了基于Murdock系数的流量测量的数学模型,在此基础上研制开发了一种新型的基于双槽式孔板节流元件的流量计,并用流量计样机对空气和水组成的两相流进行了测试试验。结果表明,气相流量测量的相对误差绝对值平均在10%以内,液相流量测量的相对误差平均在30%以内,验证了该流量计可以在一定范围内对气液两相流进行在线计量。 展开更多

关键词 两相流 流量计 槽式孔板 计量技术 软测量

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动态指向式旋转导向钻井工具测控系统设计与性能分析 被引量：8

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作者 刘建华 佀洁茹 +3 位作者 耿艳峰 张卫 王伟亮 王凯 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期59-64,共6页

为了开发高性能的旋转导向钻井工具系统,进行了动态指向式旋转导向钻井工具测控系统设计与性能分析。在自行设计的动态指向式旋转导向钻井工具原理样机的基础上,设计了测控系统,分析了其关键技术;通过模拟实际钻井工况,测试分析了测控... 为了开发高性能的旋转导向钻井工具系统,进行了动态指向式旋转导向钻井工具测控系统设计与性能分析。在自行设计的动态指向式旋转导向钻井工具原理样机的基础上,设计了测控系统,分析了其关键技术;通过模拟实际钻井工况,测试分析了测控方案的可行性,检验了测量信号处理与控制算法的有效性。测试结果表明,应用互补滤波算法,能够将工具面角动态测量波动降低84%;采用永磁同步电机电流环、电机转速环、稳定平台对地转速环和稳定平台位置环的四环控制系统,除满足导向钻井的性能指标外,在粘滑度为200%工况下,还可以将系统工具面角波动控制在±5°范围内。研究结果表明,互补滤波算法能够有效提高工具面角的动态测量精度,四环控制系统能够实现工具面角的快速稳定控制,测控性能指标能够满足钻井工程技术要求。 展开更多

关键词 旋转导向钻井 钻井工具 测控系统 工具面角 互补滤波器 稳定平台

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基于神经网络的槽式孔板湿气计量修正模型 被引量：3

10

作者 华陈权 王昌明 +1 位作者 耿艳峰 王晓智 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期152-156,共5页

以空气-水为介质对槽式孔板进行了湿气计量特性试验研究,提出了一种新的基于神经网络的槽式孔板湿气计量修正模型。模型以Lockhart-Martinelli参数X、气体弗劳德准数Frg、密度比Rd、孔径比β四个无量纲参数作为模型的输入,'虚高'... 以空气-水为介质对槽式孔板进行了湿气计量特性试验研究,提出了一种新的基于神经网络的槽式孔板湿气计量修正模型。模型以Lockhart-Martinelli参数X、气体弗劳德准数Frg、密度比Rd、孔径比β四个无量纲参数作为模型的输入,'虚高'OR作为输出。结果表明,在表压为0.25～0.35 MPa,X为0.02～0.6,Frg为0.5～2.7,β为0.5～0.75的测试范围内,模型能够很好地预测实际'虚高',用新修正模型对由于液相存在而引入的气相流量误差进行修正后,气相流量相对误差在95%的置信度下小于±4%,明显优于其他槽式孔板湿气计量修正模型,可以满足生产计量的精度要求。 展开更多

关键词 神经网络 湿气 槽式孔板 计量修正模型 虚高

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基于槽式孔板和旋进漩涡流量计的湿气计量研究 被引量：3

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作者 王晓智 耿艳峰 +2 位作者 华陈权 张晶 叶露 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期78-82,共5页

槽式孔板用于湿气计量时,差压值会因气液相间作用而产生"过读",而采用旋进漩涡流量计时,旋进频率会因液相增大而产生"欠读"。通过分析槽式孔板"过读"和旋进漩涡流量计"欠读"的影响因素,以空气... 槽式孔板用于湿气计量时,差压值会因气液相间作用而产生"过读",而采用旋进漩涡流量计时,旋进频率会因液相增大而产生"欠读"。通过分析槽式孔板"过读"和旋进漩涡流量计"欠读"的影响因素,以空气-水为介质开展了一系列两相流量计量实验,建立了各自的两相流量计量模型。将2种模型相结合建立了稳态计量模型。测试结果表明,在本文实验条件下,当液相流量小于1.0m3/h时,利用本文模型计算得到的气相流量相对误差在5%以内。 展开更多

关键词 槽式孔板 旋进漩涡流量计 气液两相流 湿气计量 稳态计量模型

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动态指向式旋转导向钻井工具的测控系统研究 被引量：7

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作者 王凯 王伟亮 +2 位作者 佀洁茹 李聪冉 耿艳峰 《石油机械》 北大核心 2018年第2期35-38,67,共5页

作为动态指向式旋转导向钻井工具的核心部件,稳定平台的稳态与动态性能决定了导向钻井工具的造斜率和最小造斜角度等技术指标,稳定平台的测控系统至关重要。鉴于此,设计了稳定平台测控系统,分别采用三闭环和四闭环2种控制方案实现了工... 作为动态指向式旋转导向钻井工具的核心部件,稳定平台的稳态与动态性能决定了导向钻井工具的造斜率和最小造斜角度等技术指标,稳定平台的测控系统至关重要。鉴于此,设计了稳定平台测控系统,分别采用三闭环和四闭环2种控制方案实现了工具面角控制,对比分析了2种控制方案的抗扰动性能。分析结果表明:与三环控制方案相比,四环控制的快速性略有降低,但是抗扰动性能明显提升,四环控制方案可以较好地抑制黏滑工况造成的工具面角波动,在黏滑度200%的情况下仍然能够将工具面角控制在±15°范围内。该测控系统可以实现稳定平台对钻铤转速的快速跟踪与工具面角的准确控制,为实用的旋转导向钻井工具系统开发奠定了基础。 展开更多

关键词 动态指向式 旋转导向 稳定平台 测控系统 井下黏滑

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在线多相流量计测量技术研究 被引量：21

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作者 曹学文 林宗虎 +1 位作者 耿艳峰 寇杰 《中国海上油气（工程）》 2002年第2期37-40,共4页

多相流量计分别通过对相分率和流速的测量实现油气水流量计量。阐述相分率测量原理和流速测量原理,分析多相流量计测量相对不确定度。通常多相流量计标称不确定度小于±10％,满足油气田井口计量的精度要求,但不同的流量计有其各自... 多相流量计分别通过对相分率和流速的测量实现油气水流量计量。阐述相分率测量原理和流速测量原理,分析多相流量计测量相对不确定度。通常多相流量计标称不确定度小于±10％,满足油气田井口计量的精度要求,但不同的流量计有其各自的适应工作范围,必须根据现场工况进行合理的选择。 展开更多

关键词 在线多相流量计 测量技术 研究 相分率测量 流速测量 选型

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动态指向式旋转导向钻井工具稳定平台的控制 被引量：13

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作者 王伟亮 耿艳峰 +2 位作者 李聪冉 王凯 佀洁茹 《石油机械》 2017年第8期7-12,共6页

动态指向式旋转导向钻井工具是目前最先进的自动化钻井工具,而安装在工具内部的稳定平台控制的性能指标决定了动态指向式旋转导向钻井工具的导向能力和导向精度。基于动态指向式旋转导向钻井工具原理样机,分析了圆周角位置控制中存在的... 动态指向式旋转导向钻井工具是目前最先进的自动化钻井工具,而安装在工具内部的稳定平台控制的性能指标决定了动态指向式旋转导向钻井工具的导向能力和导向精度。基于动态指向式旋转导向钻井工具原理样机,分析了圆周角位置控制中存在的测量值周期性突变现象,提出了角位置预处理方法,解决了电机转向控制和测量值跳变的问题;结合理论建模与系统识别方法,获取了原理样机稳定平台的控制模型,搭建了稳定平台工具面角反馈-前馈仿真系统,针对井下黏滑工况进行了测试分析。分析结果表明:反馈-前馈仿真系统可以较好地抑制黏滑工况造成的工具面角波动,在黏滑度100%的情况下可将工具面角控制在±13°范围内,满足钻井过程中的技术要求。所得结论可以指导旋转导向钻井工具成功命中地质目标。 展开更多

关键词 动态指向式 旋转导向 稳定平台 工具面角 圆周角 位置控制 黏滑

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应用Ω型管调整气液分层流动特性实验研究 被引量：1

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作者 邢兰昌 蒋亚莉 +1 位作者 华陈权 耿艳峰 《石油化工高等学校学报》 CAS 2017年第1期82-86,共5页

为了开发抑制严重段塞流的被动式方法,利用所提出的新型流动调整装置—"Ω型管"在水平管内气液分层流条件下开展了实验研究,讨论了Ω型管结构参数对其流动调整作用的影响规律,分析了Ω型管流动调整作用的机理。研究表明,气液... 为了开发抑制严重段塞流的被动式方法,利用所提出的新型流动调整装置—"Ω型管"在水平管内气液分层流条件下开展了实验研究,讨论了Ω型管结构参数对其流动调整作用的影响规律,分析了Ω型管流动调整作用的机理。研究表明,气液分层流流过Ω型管后,液相截面含率的波动强度增加且间歇性增强,具体表现为波动曲线的标准差增加、最大值增加、最小值降低、波动范围增加和波动周期增加;Ω型管能够将气液分层流调整为气液间歇流型,其流动调整能力随主弯管弯曲半径和基本单元个数的增加而增强,受基本单元之间距离的影响相对较小;Ω型管对气液分层流流动特性的调整作用机理可以归结为两个物理过程:液体阻塞和气体携带。研究结果为进一步优化设计Ω型管以及将其应用于立管系统以抑制严重段塞流奠定了基础。 展开更多

关键词 气液两相流 流动调整 Ω型管 严重段塞流 实验研究

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基于VB和PC-6319的等温输油管路实验数据采集系统 被引量：1

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作者 马英 柳战良 耿艳峰 《管道技术与设备》 CAS 2006年第2期15-17,共3页

介绍了以VB为软件开发平台,利用PC-6319的丰富资源,构建等温输油管路实验数据采集系统的方法。详细阐述了利用DLL实现对I/O端口的读写得到测量值,给出了PC-6319各通道A/D值的标度变换通用公式,分析和解决了现场变送器的零点迁移问题,提... 介绍了以VB为软件开发平台,利用PC-6319的丰富资源,构建等温输油管路实验数据采集系统的方法。详细阐述了利用DLL实现对I/O端口的读写得到测量值,给出了PC-6319各通道A/D值的标度变换通用公式,分析和解决了现场变送器的零点迁移问题,提供了对VB编写的系统软件的调试方法。 展开更多

关键词 VB PC-6319 数据采集 数据链接库 零点迁移

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固井连续混浆自动控制系统开发及应用测试 被引量：1

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作者 侯林 陈春霞 +4 位作者 耿艳峰 陈峰 季威 蒋荣星 雷彪 《石油机械》 北大核心 2023年第9期26-33,共8页

针对我国固井作业自动化水平不高、控制软件缺乏,以及国外同类先进技术严格封锁的现状,设计开发了适应我国面向“一键式”全自动固井作业的连续混浆控制系统,并在模拟实际固井作业工况下进行了应用测试。该系统由涵盖11个阶段的固井作... 针对我国固井作业自动化水平不高、控制软件缺乏,以及国外同类先进技术严格封锁的现状,设计开发了适应我国面向“一键式”全自动固井作业的连续混浆控制系统,并在模拟实际固井作业工况下进行了应用测试。该系统由涵盖11个阶段的固井作业全流程、混浆密度/料位协调和包括5个阶段的自动清洗控制等子控制系统构成,实现了作业设备运行参数的实时采集全覆盖,并在统一的信息平台上实现供液、供灰、混浆和泵注等多设备的集成管理与控制。应用测试结果表明,所开发的控制系统能够显著提高固井装备自动化能力和精准连续施工水平,混浆密度的超调量和调节时间分别小于0.5%和68 s,水泥浆密度控制偏差≤±0.01 g/cm^(3)。所得结论可为固井作业工艺和操作的智能化提供理论参考。 展开更多

关键词 固井控制 连续混浆 全自动 测试 水泥浆密度

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气液两相流差压信号聚类分析

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作者 王炳北 石岗 耿艳峰 《油气田地面工程》 北大核心 2007年第7期31-31,38,共2页

应用自组织竞争神经网络可对高含气率气液两相流差压信号进行分析,从而实现流动状态分类。该方法根据信号的特征量客观的对流动状态进行分类,取得了较好的分类效果。但该种方法的分类效果受网络输入向量以及神经元个数的影响较大。

关键词 流量 信号 竞争神经网络

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