探讨石油钻机中自动送钻技术的发展现状及其应用

根据笔者相关工作实践对石油钻机中自动送钻技术的发展现状及其相关应用进行了论述。首先对自动送钻技术的发展现状及前景进行了简析;然后对包括变频调速自动送钻和盘式刹车自动送钻在内的两种自动送钻技术在石油钻机中的应用进行论述;最后对自动送钻技术在钻机中的应用现状及发展趋势进行概述。     

直驱电动机自动送钻技术研究

针对钻机主电动机自动送钻过程中存在的复杂问题，结合直驱绞车的工作特点，设计了4种自动送钻控制方式。通过理论分析和现场试验之间的对比，证明试验效果和理论分析比较吻合，进一步丰富和完善了自动送钻的控制方式。     

液压马达自动送钻装置的研制

 液压马达自动送钻装置是石油钻机提升系统中重要的设备之一,当绞车主动力系统发生故障时,可代替绞车主动力系统的功能进行应急操作,提升最大钻柱重量;可以根据钻进作业过程的需要,在恒钻压送钻和恒钻速送钻两种模式下进行选择,完成自动送钻设定。通过设定输出扭矩,反向拖动绞车滚筒,实现自动调整送钻速度和钻井过程安全保护,达到钻进作业过程中恒压和恒钻速目的。利用计算机控制技术与液压控制技术相结合精准控制液压马达实现高精度送钻。控制系统采用PLC编程控制,通过接收外部的连续钻压测量信号与液压马达转速检测单元的信号,实现钻井作业中的信息综合处理和送钻控制。经过油田现场17套钻机30余口井的应用表明,该装置值得推广应用。     

盘式刹车单片机控制自动送钻系统

在石油钻井的过程中,使用自动送钻可显著提高钻进进度、延长钻柱和钻头的寿命,降低钻井成本.文中提出了一套单片机控制的钻机自动送钻的方法,着重论述了安全监控原理,硬软件系统组成.采用电液数字阀取代传统的D/A转换器.     

超深井钻机自动送钻系统研究探讨

智能型自动送钻能够有效的减少钻井投资成本,降低人力劳动的强度并增加钻速,对于推动钻机的高自动化及高安全可靠性发展具有关键的作用。其主要目的是通过控制系统的作用按相应的工艺要求将钻具自动送进,使得钻头对井底的钻压维持在设定值不变。针对目前的深井超深井钻机智能型自动送钻中所存在的绞车及游动滑车的动载荷作用、钢丝绳的振动影响及大钩不匀速送钻而导致井底的钻压发生变化以致很难达到准确送钻的问题,有必要进行深入的研究。本文在对绞车游动系统自动送钻的工作原理及液压盘刹系统自动送钻、主电机自动送钻和辅助电机自动送钻的方法进行阐述的基础上,提出更为精确的理想液压缸送钻方案。该方案避免了绞车及游动滑车的干扰作用,采用液压缸系统实现自动送钻及下钻具的动作,提高了工作效率。     

基于PID控制的轮毂电机驱动钻机自动送钻系统设计

基于交流变频电机作为送钻电机完成自动送钻的现状，设计了一种轮毂式电机驱动的钻机自动送钻系统，以提高送钻电机依据传感元件反馈的各种实时送钻参数做出及时应对的能力，使得送钻电机可以及时调整自身转速并控制绞车转动完成起、下钻操作，最终达到实时平稳、匀速起下钻。根据轮毂电机特性选取了电机类型和参数，运用串并联多层次多自由度的弹簧阻尼动力学系统平衡原理建立了自动送钻系统动力学模型并求得整个系统的动力学方程，设计了一种轮毂电机对绞车的PID控制算法并通过Simulink仿真。仿真结果表明，与现有的送钻电机相比，所设计的轮毂电机能够调节绞车转速，使绞车转速更快地趋于匀速、稳定，并能根据不同情况及时响应，有利于起、送钻的控制操作。     

钻机钻压自适应控制仿真研究

针对传统XY-4型钻机的人工送钻系统,建立其数学模型,同时设计了模糊PID控制器,实现钻机送钻系统对钻压负载的自适应控制,从而达到恒钻压钻进的目的。     

潜孔钻机凿岩过程自动防卡钻理论与方案研究

自动防卡钻控制是潜孔钻机凿岩过程的一个关键控制技术,它直接影响机器的性能指标。本文在分析了目前已有的潜孔钻机防卡钻方案及其卡钻机理的基础上,提出了利用推进压力突然下降的信号控制推进系统回退来预防溶洞卡钻,利用回转压力的缓变信号无级控制推进系统推进力及推进速度来预防缓变卡钻和利用回转压力突变信号控制推进系统回退来预防裂隙卡钻的综合自动防卡钻控制方案,并对其控制规则进行了理论研究。本文所提出的潜孔钻机综合自动防卡钻控制系统稳定,能够实现自动预防各类卡钻控制,增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。     

石油钻机自动送钻控制系统的设计

为降低司钻工人的劳动强度,提高钻井速度、降低钻井成本,介绍了自动送钻的发展状况以及石油钻机工艺,并阐述了以西门子S7-300PLC为中心的自动送钻控制系统的设计。     

石油钻机自动送钻控制系统研究

石油钻机自动送钻是钻机自动控制技术的主要发展方向之一,针对钻井过程中井况的非线性、不确定性和实时性要求,很难得到系统的精确数学模型。用基于模型的传统控制方法也就很难得到精确、稳定的控制效果。采用单神经元自适应PSD控制器实现自动送钻的智能控制,这种方法不需辨识对象的参数,只要在线检测被控对象的实际输出与期望输出,就可以形成自适应闭环控制系统。此控制器结构简单易于实现。仿真结果表明,与传统的PID控制相比,单神经元自适应PSD控制器控制的反应速度快,振荡幅度小,并且稳态误差小,效果明显。     

模糊控制器在石油钻机自动送钻系统中的应用

针对交流变频电动钻机的自动送钻系统,对钻压的模糊控制进行了研究。根据钻井司钻的操作经验,设计出适合自动送钻系统的模糊控制器,并建立了相应的模糊控制规则。通过Matlab中的Simulink模拟工具,建立了模糊控制器的模拟系统,并与常规PID进行了比较。仿真结果表明,在存在时滞的情况下,模糊控制比常规PID有更好的稳定性,响应更迅速,稳态误差更小。模糊控制器在自动送钻系统中的应用,可提高系统性能。     

潜孔钻机凿岩过程自动防卡钻控制

根据潜孔钻机凿岩过程卡钻机理的分析 ,提出了利用回转压力的缓变信号无级控制推进器推进力的预防卡钻控制和利用回转压力突变信号控制推进器回退的综合自动防卡钻控制 ,并对其控制规则进行了理论研究。试验证明 ,该控制系统性能稳定 ,能够实现自动预防各类卡钻控制 ,增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。     

潜孔钻机凿岩过程自动防止钻控制

根据潜孔钻机凿岩过程卡钻机理的分析，提出了利用回转压力的缓变信号无级控制推进器推进力的预防卡钻控制和利用回转压力突变信号控制推进器回退的综合自动防卡钻控制，并对其控制规则进行了理论研究。试验证明，该控制系统性能稳定，能够实现自动预防各类卡钻控制，增强了钻机对复杂岩层钻进的适应能力。     

盘式刹车单片机控制自动送钻技术

在石油钻井过程中，使用自动送钻可显著提高钻进速度、延长钻头和钻柱寿命，降低钻井成本。在PZS－1型盘式刹车自动送钻装置的基础上，用单片机控制盘式刹车实现自动送钻技术的研究，设计了一套盘式杀车单片机控制的自动送钻装置。经闭环试验表明盘式刹车单片机控制自动送钻装置克服了PZS－1型的不足，效果良好。     

浅谈石油钻机智能送钻技术

随着我国科技强国战略的不断深化与贯彻,国内各个行业领域的技术水平得到明显提升。其中,石油钻机智能送钻技术凭借自身智能化与自动化的优势,逐渐成为整个石油钻机行业的关键技术,并逐渐取代传统手动送钻方法。结合现状来看,我国石油钻机智能送钻技术在某些技术方面基本发展成熟,应用效果显著。针对于此,文章主要通过分析石油钻机智能送钻技术的相关内容,如技术原理与技术内容等,进一步说明智能送钻技术在石油钻机中的实践应用。     

电液控制技术在钻机上的应用与发展

为充分发挥电液技术的优势,扩大电液控制技术在钻机上的应用范围,提高钻机的整体性能,文中通过电液控制技术在石油钻机液压猫头、盘式刹车、套装井架起升、自动送钻以及钻机移动等5种装置上的应用及改进实例介绍,说明了电液技术在钻机上应用,可以提高钻机的控制性能,降低操作人员的劳动强度,提高钻机的安全可靠性。同时为进一步提高钻机综合性能,提出钻机装备应从扩大电液技术应用范围、降低系统成本、提高系统安全可靠性、加强节能控制等方面开展电液控制技术的应用研究。     

双作用带式刹车装置的设计研究

基于钻机组合刹车系统实验台,设计了一套小型机械/气控双作用带式刹车装置,为研究它们的刹车特性及气控带式刹车自动送钻提供了实验装置.     

一种液压自动猫道在钻井作业现场的试验及分析

近年来,随着科学技术的飞速发展,液压、电控等自动化技术应用在石油钻井作业过程中,特别是应用在钻井作业用的石油钻机上,刹车系统和钻井整个钻井作业中的配套主要钻机设备手动刹车演变成液压盘式刹车以及手动送钻演变成目前的以及自动钻井用的自动送钻等,使整个钻井作业的机械自动化程序有了明显的提升。液压自动猫道是近年来钻井装备技术发展的新型设备,对提高钻井作业自动化水平、提高作业效率及降低安全风险效果明显。介绍了一种国产液压自动猫道,通过对在现场试验的效果进行分析并提出改进思路。     

多重自适应PID控制的负荷自动送钻策略

针对钻机在自动送钻过程中难以克服粘滑振动的现象、钻杆与井壁摩擦力不均匀引起载荷不均衡导致控制精度下降的问题，提出一种多重自适应PID控制的负荷自动送钻策略（Load Automatic Drilling Strategy Based on Multi-adaptive PID control, MA-PID）。通过变频调速和电机扭矩调节建立耦合模型，设计闭环控制系统，并且利用MATLAB/Simulink仿真软件根据规则仿真传递函数，对传递函数进行模拟退火算法得到全局最优解，实现PID参数的自整定，最后将PLC控制技术用于PROFIBUS总线和HMI人机界面实现钻速恒定及控制绞车达到钻压恒定的智能化控制目标。实验结果表明，与传统PID控制算法比较，系统自适应能力、抗干扰能力增强，同时调整时间变短，兼具更好的鲁棒性。     

阀岛在钻机气控系统中的应用

以中原总机石油设备有限公司生产的ZJ70/4500DB钻机为例,介绍阀岛的组成以及在钻机气控系统中实现的多项功能:盘刹紧急刹车、气喇叭开关、转盘惯性刹车、自动送钻、防碰释放等.阀岛在气控系统中的应用提高了钻机的自动化程度和工作效率.