钻机自动送钻系统模糊最优控制

为了便于钻机自动送钻系统模糊最优控制的离线仿真寻优，以实际钻井现场测试的送钻过程数据为依据，建立了三层BP神经网络，拟合钻井送钻过程模型。以系统输入与输出之间的误差平方积分最小为优化目标，以模糊逻辑控制的量化因子、比例因子、修正因子、模糊量隶属函数的类型和模糊量论域的界限等参数为优化变量，以送钻过程神经网络模型为被控系统，进行离线仿真寻优，得出模糊控制器的最优参数，并以这些参数为基础进行自动送钻系统控制实验。研究结果表明，用三层BP神经网络构建送钻系统模型，拟合效果好，收敛快；先离线仿真寻求控制参数的最优值，以此为基础再进行在线控制是可行的；对于钻机自动送钻系统，模糊最优控制比常规模糊控制的控制效果更好。     

石油钻机智能送钻技术研究

提出一种基于模糊智能技术的石油钻机自动送钻技术。针对最近出现的新型变频钻机,利用工业控制计算机对钻机辅助电动机进行自动送钻控制,将模糊控制技术用于自动送钻系统,根据熟练操作司钻的控制经验建立模糊控制规则,为提高石油钻井的自动化水平打下理论和技术基础。     

基于S7-300型PLC的变频自动送钻系统模糊控制

钻机自动送钻系统的控制对象存在大时滞、非线性和难以建立精确数学模型等问题。提出将模糊控制技术应用于自动送钻。概述了变频自动送钻原理,完成了模糊控制器设计。根据PLC的特点,给出了模糊控制在PLC上的实现方法和基于西门子S7-300 PLC的模糊控制器的设计方法。在钻机上试验的结果表明,利用PLC实现模糊控制简单可靠,控制效果良好,能够满足现场生产要求。     

石油钻机绞车永磁直驱电机智能送钻控制研究

针对石油钻机绞车自动送钻系统具有多变量、大时滞和难以建立数学模型等特点,分析送钻系统钻压控制不稳定的问题。将智能模糊控制算法应用到绞车自动送钻系统中,提出了基于永磁直驱电机绞车的新型自动送钻系统结构的设计方案,并对永磁直驱电机进行现场试验,验证其送钻时低速带载能力。根据设计方案完成智能控制自动送钻系统的搭建,并将模糊理论与可编程逻辑控制器相结合应用到送钻系统中,给出智能模糊控制算法及基于可编程逻辑控制器的实现方法。结果表明:新型绞车永磁直驱电机能够为自动送钻系统的稳定运行提供保障;应用智能模糊控制算法能够克服传统算法下送钻钻压波动大的问题;智能控制送钻系统钻压控制效果良好。     

直流主电动机自动送钻系统

阐述了直流主电动机自动送钻的理论依据,介绍了直流主电动机自动送钻系统的机械配置及控制方案,论述了直流主电动机自动送钻系统的具体设计思路和实施办法。将直流主电动机自动送钻系统在新疆阿克苏AB1号井上应用,并对其动态钻压波形进行测量,发现该系统恒钻压控制精度在±3 kN之内,完全满足钻井工艺要求。这种由直流主电动机实现的自动送钻系统,无需增加任何辅助设备就已经具备自动送钻的硬件要求,具有较高的性价比。     

钻机自动送钻模拟实验装置加载系统的研究

为有效地研究钻机自动送钻系统的性能 ,以微机、电液伺服阀、油缸和拉力传感器等 ,构成钻机自动送钻模拟实验装置的加载系统。由于组成加载系统的物理环节不可避免地存在非线性 ,常规的PID控制器误差较大 ,因而采用自组织模糊控制 ,提高了系统的控制性能。实验表明 ,在阶跃信号作用下 ,系统输出稳定 ,最大稳态误差 2 3% ,最大超调 5 5 % ,调整时间 8s ,峰值时间 2 4s ;系统对正弦信号的响应输出稳定 ,调整时间 9s左右 ,稳态误差小于 3%。     

钻机自动送钻模拟实验系统的研究

为了更好地开展自动送钻技术的研究 ,以ZJ— 32钻机 1∶8模型为基础 ,用液压加载装置模拟钻柱载荷 ,用微机控制的电液伺服装置控制绞车刹车机构 ,构成钻机自动送钻模拟实验系统。由于系统中存在多种非线性环节 ,采用模糊控制技术进行送钻控制 ,编制自动送钻实时控制软件。通过实验对比研究了常规模糊控制、自组织模糊控制和自校正模糊控制 3种方法的控制效果。实验结果表明 :在恒压送钻的条件下 ,实验系统能够模拟钻机自动送钻过程 ,系统工作稳定 ;自校正和自组织模糊控制都可满足自动送钻控制要求 ;自校正模糊控制的控制效果更好 ,最大稳态误差 3 2 % ,最大超调 9 1 % ,动态调整时间 2 6s ,峰值时间 0 86s。     

变频驱动钻机自动送钻试验系统的研究

为了更好地开展变频驱动钻机自动送钻技术的研究,研制了一套变频驱动钻机自动送钻模拟试验系统。该系统由送钻系统和加载系统组成。送钻系统由可编程控制器(PLC)、变频器、变频电动机组成的闭环系统来实现自动送钻;加载系统采用以计算机电液开环控制系统模拟钻柱载荷。对系统的硬件、软件设计进行了论述。对于送钻系统的控制算法,采用基于神经网络的PID控制策略,利用神经网络的自学习功能在线调整PID的参数。最后对整个系统进行了试验,在恒值载荷和正弦载荷的作用下,送钻系统均能稳定工作。系统的阶跃响应指标为:最大超调9.2%,调节时间2.3s,峰值时间0.6s,最大稳态误差3.0%,满足应用要求。     

钻机自动送钻模似实验系统研究

为了更好地开展自动送钻技术的研究,以ZJ-32钻机1∶8模型为基础,用液压加载装置模拟钻柱载荷,用微机控制的电液伺服装置控制绞车刹车机构,构成钻机自动送钻模拟实验系统.由于系统中存在多种非线性环节,采用模糊控制技术进行送钻控制,编制自动送钻实时控制软件.通过实验对比研究了常规模糊控制、自组织模糊控制和自校正模糊控制3种方法的控制效果.实验结果表明在恒压送钻的条件下,实验系统能够模拟钻机自动送钻过程,系统工作稳定;自校正和自组织模糊控制都可满足自动送钻控制要求;自校正模糊控制的控制效果更好,最大稳态误差3.2%,最大超调9.1%,动态调整时间2.6 s,峰值时间0.86 s.     

自动送钻技术研究进展

自动送钻技术以其无可比拟的优越性取代了手动送钻方法,引导了钻机的发展趋势。分析对比了盘式刹车自动送钻、主电机自动送钻和辅助电机自动送钻的优劣,认为应重点推广交流变频辅助电机自动送钻系统。指出交流变频自动送钻系统应在结构方面做改进,并提出了人工智能的模式识别技术在自动送钻控制中的应用前景。     

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自动送钻是指钻机在正常钻进过程中，不依靠司钻调节，而是按钻井工艺要求，让送钻装置在给定的条件下实现钻头的自动给进。自动送钻装置可以消除人工控制的缺点，能提高钻井质量和经济效益。出于对安全性和可靠性的考虑，必须在实际钻机上应用该装置前进行模型模拟实验，为自动送钻控制技术的现场推广应用奠定基础。针对钻井过程中的非线性、不确定性和实时性要求，采用改进的单神经元PID控制器实现自动送钻模拟加载。实验结果表明，和传统的PID控制相比，改进单神经元PID控制器的反应速度快，振荡幅度小，并且稳态误差小。采用改进单神经元PID控制结构简单，易于实现，在应用中效果明显。     

基于IPC、PLC、PROFIBUS的电动钻机智能控制系统

论述了基于IPC、PLC、PROFIBUS的智能控制系统在国产 70 0 0m交流变频电动钻机中的应用 ,介绍了智能控制网络系统软件、硬件的构成 ,涉及钻机动力监控、绞车自动化控制、转盘软扭控制、软泵控制、自动送钻、电子防碰、一体化仪表、电液气联控、电视监控、智能司钻控制等多个方面。将钻井作业的各种监测控制、预警提示等高度集成于网络中 ,实现了对系统各装置的远程数据传输和状态监控。改变了传统的钻井作业监控模式 ,优化控制和监测整个钻井过程 ,为钻井工艺创建了一个数字化、信息化、网络化、智能化的设备管理平台     

斜井钻机气控系统设计分析

我国首次研制的ZJ15X斜井钻机气控系统由气源和钻台控制两部分组成。两台空气压缩机可交替使用，空气经无热再生处理后进入载车空气罐；气控部分安装在主司钻气控箱、副司钻台和钻机安装控制台上，主司钻气控箱输出端以及绞车前后底座气管线都装有快速接头，均可单独运输。详细论述了钻机绞车滚筒离合器、气刹车、防碰天车装置、阿里森传动箱、钻具输送装置、柴油机油门、液压泵和钻井泵离合器、气动卡瓦、气动吊卡、加压装置和动力水龙头等的逻辑控制回路。     

ZJ40/2250JD钻机的研制与应用

根据辽河油田自身和与辽河类似油田区块的特点,研制了可用于钻丛式井的ZJ40/2250JD钻机。该型钻机井架采用垂直分段起升方式,占地面积小;配置节能发电机组,可以节约燃油30%;配置自动钻进系统,可以实现自动送钻;配备先进的钻井监控系统和钻井仪表系统,司钻在控制房内对钻机进行操作,降低了劳动强度,改善了工作环境;采用机电复合驱动方式,生产和运行成本低,性价比高,具有广阔的市场前景。     

石油钻机司钻控制房的设计

司钻控制房是石油钻机的控制中枢,其性能的优劣直接关系到整台钻机的生产效率、维护保养性能、工人劳动强度和生产安全等。为此,探讨了新一代机电气液一体化石油钻机司钻控制房的设计问题,分析了房体系统、控制系统和显示系统。对司钻控制房的未来发展趋势进行了展望:人机界面控制是司钻控制房未来的必然发展趋势。届时全部钻井参数显示、全部设备控制都通过几个触摸屏来实现;人机界面控制可最大程度地优化司钻控制房内部结构和布局,显著降低司钻劳动强度,并提高工作效率;人机界面控制也是实现司钻控制房智能化、小型化的重要保证。     

自动垂直钻井工具分类及发展现状

从石油钻井和地质钻探两方面阐述了自动垂直钻井技术的原理及优点,按照不同结构及工作原理对自动垂直钻井工具做出分类,并简要分析了各类工具的优缺点。随后在上述分类基础上系统归纳了国内外现有垂直钻井工具及其技术特点,剖析了国内外自动垂直钻井工具之间的技术差距。最后总结出自动垂直钻井工具存在的问题,指出工具今后的发展趋势为小型化、可取心、高精度和长寿命,并对其未来的研究思路与方法提出建议:对执行机构零部件结构和布局进行优化,在减小工具外径的同时增大工具内部空间,使工具在小口径井眼垂直钻进的同时还能进行取心作业;对电控式垂直钻井工具的测控传感器及其密封系统进行优化改进,使工具整体耐温耐压性能得到提高;对机械式垂直钻井工具的偏重平台在井下复杂环境下的响应规律进行研究,并探索相应的误差抑制补偿方法,以提高工具的井斜控制精度。     

自动送钻过程安全监控系统设计与计算机仿真

现有自动送钻装置的可靠性和安全性不足,阻碍了这种装置的推广应用。鉴于此,在以往安全监控理论和研究成果的基础上,提出了自动送钻过程安全监控的原理及实现方法,给出了自动送钻过程安全监控系统的硬件和软件组成、安全监控显示电路、报警电路和无扰切换与紧急刹车原理框图,并设计研制成自动送钻过程安全监控系统。为了验证所论述的方法及硬软件的正确性,对自动送钻安全监控系统做了计算机仿真,仿真结果表明,该安全监控系统的研制是成功的,设计的软硬件可行,达到了预期要求。     

井下动力钻具滑动钻进钻桥塞钻头加压技术

在定向井和水平井钻桥塞时,为了减少磨损,可以采用井下动力钻具滑动钻进,钻头加压技术成了关键。应用钻柱拉力扭矩模型向司钻提供了包含桥塞深度、不同摩擦因数下的下钻到底时的大钩负荷和加不同钻压时的大钩负荷的钻压控制参考表。司钻根据下钻到底时的大钩负荷从表中找到所加钻压对应的大钩负荷,然后下放钻具,让大钩负荷与设计值一致,加上钻压。现场4口井钻桥塞过程中,没有观察到明显的托压现象。     

井控模拟装置中自动送钻的仿真设计

本文介绍了一种基于西门子PLC S7-300和组态软件WinCC自动送钻的仿真设计,包括其基本原理和系统软件及硬件的实现。在上位机里可以预先设定钻头下面的压力大小,通过PID算法来达到恒压自动送钻,同时利用变频器调节异步交流电机,控制钻头的转速,整个过程画面在组态软件WinCC里以动画的形式表现出来,此系统具有良好的人机界面,对钻井人员的培训是一个很好的工具。