垂直钻井系统纠斜机构脉宽调制控制研究

为解决自动防斜垂直钻井系统在井下纠斜时纠斜方位难以准确控制的问题,开展了垂直钻井系统井下纠斜力连续控制的研究.在不改变钻具组合、元件和参数的前提下,建立了钻具导向纠斜机构机电液系统的动力学模型,推导出控制元件二位二通电磁阀在钻杆一个旋转周期内的通断时间与机构输出纠斜力的幅值及钻杆转速之间的函数关系;根据钻杆转速确定脉宽周期T,再根据目标纠斜力计算出电磁阀的断电持续时间Δt,在脉宽周期T内让电磁阀断电Δt,即可使纠斜机构输出预期的纠斜力.结果表明,试验模拟钻杆转速为65 r/min,在1个脉宽周期内对电磁阀分别断电50,60或70 ms时,液压缸目标控制压力(即纠斜力)分别稳定在7.0,5.0和3.5 MPa左右.研究结果表明,采用脉宽调制控制方法调节自动垂直钻具的井下纠斜力,能将纠斜力控制在稳定的目标值.      

自动垂直钻具液控导向机构的研制与动力学特性分析

针对石油自动垂直钻井研制出一种能长期工作于井下并产生主动纠斜力的微型液压动力系统,即液控导向机构.它集液压动力源(油泵、油箱、溢流阀等)、控制元件、执行元件于一体,且系统结构紧凑、尺寸微小、耐井下恶劣环境,并可直接在井下提取纠斜所需的动力.结合理论建模和仿真分析,探讨了该液控导向机构在不同工况下的动力学特性,特别是机构中的控制元件,即微型电磁阀的特性对系统动力学特性的影响.仿真和实验表明,液控导向机构井下纠斜动作的可控性与钻杆的转速有关,只要最大转速下纠斜系统产生的最大流量符合要求,液控导向机构就能可靠工作.     

镦锻、摆辗机液压系统分析与改造

通过分析 ,找出了液压系统存在的问题 ,并采取了相应的解决措施。     

电液非线性系统自适应控制的非线性参考模型方法

本文提出了通过构造与受控对象具有相同非线性特性的参考模型，并借助仿射变换和非线性反馈使参考模型线性化来实现对电液非线性仿射系统的模型跟随自适应控制方法，并通过分析和仿真说明了这种AMFC系统能够确保被控对象准确跟随参考模型的输出。     

基于PIC单片机自动垂直钻井工具控制器的研究

结合垂钻工具原理样机AADDS,详细地分析了井斜测量的原理,提出用重力加速度计进行井斜角的测量方法,并通过简单的阈值判断实现井斜及其方位的判断方法.最后通过所研制的单片机测控系统对所提出的方法进行了验证.     

井斜实时测量方法研究

介绍了用重力加速度传感器进行井斜实时测量的方法，阐述了重力加速度传感器的工作原理及其测量井斜的算法，从理论角度分析了实钻中严重干扰井斜信号的因素——噪声、钻具的振动和随机转动，其中噪声和振动信号可采用低通滤波器滤除，而转动使加速度计因离心力产生的测量信号失真，则可通过诸如转速补偿之类的修正去除。经专门的实验装置验证此井斜测量方法和信号处理方法可进行较高精度的井斜实时测量，为高精度的井斜控制奠定了基础。     

深井自动垂直钻具纠斜动力提取机构的动力学仿真与实验研究

自动垂直钻井工具工作于深井超常环境压力下,其核心部件液控导向纠斜机构是否能直接可靠地在井下提取纠斜所需的动力是微型液压动力系统产生主动纠斜力、正常工作的保证。结合AMESim对微型液压动力系统的仿真数据,借助ADAMS对纠斜动力提取机构进行仿真分析,对导向套与钻杆之间是否保持相对转动以产生驱动液控导向纠斜机构工作的动力问题进行了深入探讨。并通过实测自动垂直钻具原理样机的导向套与钻杆的扭矩,对ADAMS仿真分析及结果进行了验证。仿真和实验表明,在深井实钻这一工况下,导向套和钻杆之间可以保持相对转速,液控导向纠斜装置正常工作的能量供给可靠,纠斜机构微型液压动力系统工作正常。     

自动垂直钻具井下流场特性仿真分析

自动垂直钻井系统在工作时，导向套钻杆要有一个相对转速。导向套在与钻杆连接轴承的摩擦转矩的作用下随钻杆转动，而井下返程泥浆在通过导向套时也会产生阻碍导向套转动的反向扭矩，该反向扭矩是保证导向套与钻杆存在相对转速的一个关键因素。利用FLUENT软件包对导向套井下泥浆流场进行建模仿真，揭示了泥浆通过导向套时的流动特性。计算结果表明，泥浆对导向套的反向扭矩取决于泥浆的流量、导向套转速等多种因素，只要钻杆转速超过平衡钻杆与导向套的摩擦转矩的临界转速，该反向扭矩就可以使导向套与钻杆之间产生相应的转速差。     

电液伺服系统神经网络建模研究

本文讨论了非线性系统的神经网络建模的有关问题。提出了对神经网络进行泛化训练及对网络的泛化能力进行定量分析的方法。结合文中提出的一种简化动态网络，通过对一个电液伺服系统的仿真，验证了本文提出的方法是可行的。     

电液非线性系统模型跟随自适应控制的离散非线性参考模型方法

针对电液伺服非线性系统这一类仿射非线性系统的模型跟随自适应控制（AMFC），提出了通过构造与被控对象具有相同非线性特性的离散非线性参考模型，并借助于仿射变换和非线性反馈的方法来实现对该系统的AMFC，通过分析和仿真说明了这种AMFC系统能够确保被控对象准确跟随参考模型的输出，且仿真的结果令人满意。