هوشمندسازی سیستم دوار هدایت‌پذیر به‌منظور بهبود دنبال‌ کردن مسیر طراحی شده چاه انحرافی از طریق کنترلر مقاوم

یکی از چالش‌های حفاری انحرافی، هدایت سرمته در جهتی است که بتواند مسیر طراحی شده را با کمترین خطا دنبال کند. بهبود دنبال‌کردن مسیر طراحی شده، زمانی اهمیت جدی می‌یابد که لایه تحت حفاری نازک بوده و در صورت پایین بودن دقت حفاری، مشکلاتی برای چاه ایجاد می‌شود. در چنین مواردی استفاده از روش‌های هوشمندسازی مسیر حفاری انحرافی به‌ویژه تکنولوژی سیستم دوار هدایت‌پذیر (rss) اجتناب‌ناپذیر است. در این مطالعه برای هوشمند سازی حفاری انحرافی، از مدل تحلیلی پرندر دتورنی که حفاری انحرافی را به‌صورت یک سیستم تاخیردار غیرخطی دارای نامعینی مدل می‌کند، استفاده شده است. تاکنون برای هوشمند سازی این سیستم، اثبات پایداری مبتنی بر تابع لیاپانوف انجام نشده است. نوآوری اصلی مقاله حاضر آن است که توانسته صورت‌بندی جدیدی برای روابط سیستم ارائه دهد به گونه‌ای که امکان استفاده از تابع لیاپانوف برای اثبات پایداری سیستم حفاری انحرافی که یک سیستم تاخیردار غیرخطی است، ایجاد گردد. بدین منظور علاوه‌بر کاهش مرتبه سیستم، ترم‌های غیرخطی سیستم نیز به نامعینی تبدیل و وارد سیستم شده‌اند. با این دو تغییر، تابع لیاپانوف مطلوب برای کنترل مقاوم سیستم تاخیردار خطی دارای نامعینی استخراج شده و با تبدیل تابع لیاپانوف به یک نامساوی ماتریس خطی (lmi) و سپس حل آن به‌وسیله حل‌کننده موزک، سیستم حفاری انحرافی هوشمندسازی و شبیه‌سازی شده‌است. در نهایت مساله دنبال‌کردن نیز برای سیستم حفاری انحرافی حل شده است. در تمامی مراحل، نیروی وارده از سمت rss در محدوده عملیاتی حفاری قرار دارد. مقایسه نتایج شبیه‌سازی با کارهای قبلی نشان‌دهنده بهبود عملکرد روش هوشمندسازی پیشنهادی است.

intelligentization of rotary steerable system (rss) to improve tracking of directional drilling planned trajectory using robust

one of the challenges of directional drilling is guiding the bit in the appropriate direction so that it follows the planned path with minimal error. improving the followup of the designed trajectory is especially important when the drilled layer is thin and if the drilling accuracy is low, it causes some problems in the well. in such cases, using smart tools, such as rotary steerable system (rss) technology, is inevitable. in this paper, the pernederdetournay’s analytical method, which models the directional drilling system as a nonlinear delayed system with uncertainty, is used. to date, no proof of stability based on lyapunov function has been performed to make this system intelligent. the main innovation of the present paper is that it has been able to provide a new formulation for system equations so that it is possible to use the lyapunov function of delayed systems to prove system stability. for this purpose, in addition to reducing the order of the system, the nonlinear terms of the system have also become indefinite and entered the system. with these two changes, the optimal lyapunov function for robust control of a linearly delayed system with uncertainty is extracted and by converting the lyapunov function to linear matrix inequality (lmi) and then solving the lmi using the mosek solver, the directional drilling system has been made smart and simulated. finally, the tracking problem for the directional drilling system is solved. at all stages, the force coming from the rss side is within the operational range of the directional drilling. comparison of simulation results with previous works shows the improvement of the performance of the proposed intelligence method.