Исследование управления стабилизацией расхода в двухнасосной системе измерения свойств бурового раствора

Реологические свойства бурового раствора имеют важное значение для очистки ствола скважины, эффективности бурения и безопасности работ. При измерениях с использованием проточного трубного вискозиметра пульсации насоса, а также неньютоновское и изменяющееся во времени поведение бурового раствора могут вызывать отклонения и колебания фактического расхода, искажая данные о зависимости давления от расхода и снижая надежность последующей оценки реологических параметров. Для решения этой проблемы была разработана двухнасосная измерительная система со стабилизацией расхода для исследования бурового раствора при различных рабочих условиях. Система включает два диафрагменных насоса, напорный бак, измерительный участок трубопровода, ультразвуковой расходомер и датчики давления, обеспечивая стабильные условия течения в диапазонах низких, средних и высоких скоростей сдвига. Для оптимизации масштабных коэффициентов нечеткого регулятора и повышения адаптивности и робастности был предложен усовершенствованный нечеткий пропорционально-интегрально-дифференциальный (PID) регулятор, оптимизированный методом серого волка. Были проведены сравнительные эксперименты в режимах малого насоса, большого насоса и двух насосов. Предложенный регулятор продемонстрировал наилучшие общие характеристики среди трех испытанных стратегий управления. В режиме малого насоса среднеквадратичная ошибка (RMSE) и интегральная абсолютная ошибка по времени (ITAE) были снижены до 0.0104 и 0.0187 соответственно; в режиме большого насоса они составили 0.0187 и 0.0125; в двухнасосном режиме время установления сократилось до 0.5 с, а ITAE составил 0.0047. Полученные результаты показывают, что предложенный метод улучшает переходную характеристику и стабильность расхода, снижает влияние отклонений и колебаний расхода на данные о зависимости давления от расхода и обеспечивает более надежные условия измерений для последующей реологической оценки буровых растворов.