提升海洋钻井升沉补偿精度：仿真与控制策略研究

该篇论文《海洋钻井升沉补偿模拟系统设计与分析》由魏海晶撰写，指导教师为贾广政教授和白晓杰高级工程师，是东北石油大学工程硕士专业学位论文，提交时间为2023年4月。论文聚焦于海洋钻井技术的发展背景下，针对海洋油气开采过程中钻井平台的升沉运动对钻压稳定性的影响，着重探讨了提升升沉补偿装置精度的方法。 首先，论文开篇阐述了研究的背景和重要意义，指出随着海洋资源开发的深化，对海洋钻井技术的精准度和稳定性提出了更高要求。作者回顾了国内外在海洋钻井升沉补偿领域的研究成果，明确了论文的核心研究内容，即设计一种能够提高升沉补偿控制精度的模拟系统。 接着，论文深入探讨了海洋钻柱升沉补偿模拟机构的结构设计与分析。作者详细剖析了模拟机构的组成，结合升沉补偿原理优化了其设计，对钻柱、浮动天车和绞车的升沉补偿进行了力学分析，为后续设备选择和设计提供了科学依据。在此基础上，作者利用MATLAB软件搭建了仿真模型，模拟并分析了钻柱在海洋平台上的运动特性。 海洋模拟平台的设计也是论文的重要部分。通过对海浪运动机理的研究，论文得到了海浪在垂直方向上与平台升沉运动的函数关系。基于这些关系，作者设计了符合实际海况的模拟平台，并用MATLAB再次进行了运动仿真分析，验证了平台结构的合理性和有效性。 最后，论文介绍了升沉补偿模拟系统的控制方案。作者结合理论研究，构建了一个基于动态矩阵控制（DMC）的PID预测控制系统。通过内模状态预测、有限预测时域优化计算和反馈校正，论文提出了一种能够根据系统性能指标进行实时优化的控制策略，旨在实现更精确的升沉补偿效果。 该篇论文不仅涵盖了海洋钻井升沉补偿技术的最新进展，还通过对关键组件的结构设计、仿真分析以及控制策略的创新，为提升海洋钻井作业的效率和稳定性提供了重要的理论支持和技术解决方案。