钻机电驱动控制系统国产化现状与发展

石油钻机驱动控制系统主要由动力及其控制系统,驱动及其控制系统,辅助机械控制系统和井场照明系统组成,钻机电驱动控制水平已从早期的模拟控制上升到目前国际流行的典型三级控制水平,上位监控级采用原装工控机,对钻机的运行参数实施监控,同时下传有关控制,调试参数;过程控制级采用PLC实施工艺及自诊断控制;驱动控制级采用全数字控制,构成通信网络,根据钻井工艺的要求,结合电子技术的发展,应开发起下钻过程的位置闭环控制,采用交流电动机变频调速驱动钻机,实现智能化钻井作业。     

基于PLC的链传动钻机智能电-气液控制系统

链传动钻机智能电-气液控制系统以PLC为控制核心,系统通过程序实现钻机控制的各种逻辑功能,实时检测诊断、显示和故障处理等功能,加以合理的系统组成和高性能的电、气、液元件的选择,使得智能电-气液控制系统与传统的控制系统比较,具有更高的灵敏度、可靠性和先进性,系统容易操作和维护,更加易于适应钻机野外油气钻井环境恶劣和流动作业的工况需要。智能电-气液控制系统已成功应用于油田各类链传动钻机中。     

电驱动钻机控制系统配置方案探讨

在简述了电驱动钻机控制系统基本构成的基础上 ,着重介绍了控制房结构、一对一与一对二控制方式、串励与他励电动机的控制方式、柴油机调速方式、发电机调压方式和MCC开关柜等结构形式。以 70D电驱动钻机为例 ,说明最佳的系统配置是采用柴油机组并网发电 ,向SCR系统提供AC60 0V电网 ,辅助用电设备和生活用电设施由一台 60 0 /4 0 0V、 12 5 0kAV(SC12 5 0 )的环氧浇注变压器供电。从动力控制系统动力配置、电气传动系统配置和MCC配电控制系统配置等方面 ,论述了各系统控制方案的选择。最后指出 ,由于交流顶驱装置有着直流电驱动不可比拟的优越性 ,未来的电驱动钻机多倾向于发展交流电驱动钻机     

石油钻机集成控制虚拟仿真培训系统的研制

石油钻机配套设备种类繁多,各设备操作方式多样,出于安全和效率等方面的考虑,司钻人员上岗前必须对钻机设备的操作进行培训。为此而研制了石油钻机集成控制虚拟仿真培训系统。该系统采用可编程控制技术和工业网络通信技术,将变频系统、仪表系统、顶驱系统和视频监控系统等组成集成控制系统。搭建了石油钻机智能化、集成化和信息化控制平台,引领了钻机集成控制的发展方向。系统采用集成控制与虚拟现实技术,通过主、副司钻一体化座椅实现钻机所有关键设备的集中控制与监视,是一种全新、安全、高效的石油钻机司钻操作培训系统。该系统的研制对引导用户体验未来高度集成化、自动化和智能化的控制系统有着重要意义。     

河南油田电动钻机控制系统现场问题及对策

鉴于直流电驱动钻机功率因数低且波动较大、谐波污染较大、干扰其他设备和直流电动机维护多于交流电动机等状况,介绍了河南油田电动钻机控制系统的配置,剖析了控制系统在现场运行中出现的问题与原因,并提出采用进口的电气元件、选择具备在特殊环境下工作能力的制冷装置、加大对操作员工的岗位培训力度、加强现场设备的巡回检查和强制设备保养制度、加装动态无功补偿与谐波抑制装置等优化方案,提高了整机设备动、静态性能,实现了电驱动钻机安全、可靠运行,在河南油田持续有效、和谐发展的局面中发挥着更大优势。     

智能电气液控制系统在石油钻机上的应用

为解决石油钻机传统控制系统的控制管线现场铺设拆卸复杂、安装维护不便、生产效率低、安全可靠性差等问题,智能电气液控制系统选用先进的阀导阀控制元件,以PLC为核心,用继电器做备份冗余控制,通过程序实现钻机的各种逻辑控制功能,实时检测、显示各种钻井参数和状态并进行故障处理。可杜绝一系列误操作及设备失控事故的发生,大大提高了钻机的可靠性和安全性。智能电气液控制系统具有更高的可靠性、先进性和适应性等特点,反应速度快,安装方便快捷,容易操作和维护,能够适应石油钻机野外钻井作业工况的需要。     

MC90Y煤层气车载专用钻机液压控制系统

为进一步提高煤层气钻机的自动化水平,尽量减少司钻的操作,提高设备自检能力,研制了MC90Y煤层气车载专用钻机。该钻机采用电液控制方式,PLC控制器集中控制,起升和旋转系统使用比例容积泵调速,辅助系统采用恒压变量泵提供动力;起升系统采用平衡阀回路设计,实现了正载荷、负载荷和变载荷情况下的平稳运行;采用手柄方位辨识控制,降低司钻的操作复杂性,优化起升和旋转系统的运行;控制系统具有自检、监测和自锁保护等功能,提高了钻机的安全保护能力。测试及现场应用结果表明,该钻机操作便捷,可控性好,运行平稳。     

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。     

电驱动钻机绞车与盘式刹车互锁控制方案

交流变频钻机配套的盘式刹车系统若没有与钻机的电控系统进行互锁会造成误操作而损坏钻井设备。盘式刹车的操作与过去的带式刹车操作完全不同,司钻有时会误操作,使电气系统的过载保护系统频繁起动,这种情况不仅会损坏设备,同时存在安全隐患。设计了盘式刹车系统与绞车主电机电控系统的互锁控制系统,不但避免了由于误操作对设备造成的损坏,也提高了盘式刹车的安全性和可靠性。     

钻机司钻集成控制系统技术现状及发展建议

当今的钻机司钻功能较传统钻机司钻大为增加,并可实时监测所有设备状态参数和钻井工艺参数。介绍了国外公司司钻集成控制系统的性能特点,包括NOV公司的Cyberbase系统和AMPHION系统、AXON公司的RigScope系统、CAMERON公司的OnTrack系统、JELEC公司的DID系统及BENTEC公司的infoDRILL系统。之后简要分析了我国司钻集成控制系统的发展现状和技术特点,就我国的司钻集成控制系统发展提出了3点建议,即应用物联网技术、大数据后台计算技术和"一健式"智能控制技术,使我国的司钻集成控制系统性能达到或超过国外同类产品。     

钻机安全联锁控制系统应用探讨

随着钻井技术的不断发展，钻井设备的自动化、集成化和智能化程度也在不断提高，尤其是海上钻井平台各种设备都有固定的安置位置和运行轨道，实际作业时各设备之间又存在一定的操作逻辑和步骤，因此通过传感器可将其模拟统一纳入到一个专门的控制系统——钻机安全联锁控制系统，实现设备在实际使用时不会发生碰撞和操作失误，从而保证钻井作业的安全进行。文章以“勘探七号”钻井平台配备的Aker(MH Wirth)钻井包为例，阐述了钻机安全联锁控制系统的相关设备控制原理，结合生产过程中的运行场景，总结了钻机安全联锁控制系统的现场应用及需要解除设备联锁的情形，提出了对该系统具体的评价以及改进方向，旨在为具备类似操作系统的现场人员提供借鉴。     

最佳钻机电力控制系统——SCR

SCR是为电动钻机传递动力的可控硅控制系统。它将交流发电机发出的电流转换成直流电,为驱动钻机的直流电动机供电。这种型式在六十年代后期开始用于海上钻机,近年来不仅在海上钻机中广泛采用,陆上钻机也开始采用。美国几家钻井公司使用的电动钻机中有75％是SCR电驱动系统。有的还将机械传动钻机改为SCR系统。特别是由于集成电路的应用,使得SCR电驱动系统的控制不     

电驱动石油钻机的安全控制技术研究

从硬件设计和软件开发两个方面分别阐述了石油钻机安全控制系统应遵循的设计原则。硬件设计方面包括:集成控制架构设计、手动急停电路设计、智能刹车系统设计、智能装置自保护功能设计、关键电气设备冗余化设计等。软件开发包括:控制器的“软急停”功能模块开发、运动防碰安全管理系统开发、智能工艺过程模块开发等。针对钻机出厂安全功能试验验证、钻机远程在线监测及专家故障诊断系统开发、网络化控制安全管理等方面提出相关工作建议。     

一种钻机智能化天车防碰系统

针对目前钻机天车防碰系统人工设置刹车高度、在固定位置进行报警时干扰司钻正常操作的情况,研制了一种钻机智能化天车防碰系统。该系统是由旋转编码器、控制系统、刹车控制器件、刹车执行机构、绞车等组成的闭环控制系统,能根据设备参数、使用工况及游车运行速度,在最合适的高度进行报警,提醒司钻刹车。系统具有试刹功能,能方便司钻对刹车系统性能进行定期检测,确保刹车系统安全可靠。     

石油钻机驱动变频器控制系统研究

近年来,我国电力电子技术发展迅速,交流变频调速技术在各领域中得以广泛应用,如今已经发展至可使交流电动机的调速控制性能几乎等同于直流电动机调速控制性能的水平。与直流电动机相比,交流电动机还具有一些其他的显著优点,如没有整流子、炭刷等活动部件,防爆要求低、维护成本低、安全性能高,单机容量大,体积小、质量轻、价格便宜等。石油钻机驱动变频器控制系统将机械钻机技术和电动钻机技术二者有机结合,在有效提升现有钻井装备水平的同时,还增强了钻井公司在国内外市场上的竞争实力,而且还具有安全可靠、经济实用的钻机设备配置方案。     

交流变频电动钻机电控系统的完善

通过对新疆石油管理局在用的ZJ30DBT、ZJ50DB、ZJ70DB交流变频电动钻机在配套和应用中存在的电控系统标准不统一、绞车在大载荷时无法悬停、转盘倒转、控制系统容错冗余性能差、一体化钻井仪表参数滞后需频繁设置修改等问题的分析和研究,对9000m交流变频电动钻机及其它交流变频电动钻机电控系统进行了完善设计。实施了绞车电动机采用带编码器矢量闭环控制系统;转盘采用防倒转控制和取心稳速控制;控制系统采用硬件和软件双冗余;一体化钻井仪表能实时准确显示参数指导司钻操作等完善措施,并提出电控系统成套的硬件和软件标准有待统一,在系统的标准化方面需开展工作的建议。     

PCL-839在钻杆自动排放控制系统中的应用

为了实现对自行设计的陆地钻机钻杆自动排放系统的智能控制,在对钻杆自动排放系统结构做简要介绍的基础上,以步进电动机和液压马达为主要动力,以PCL-839运动控制卡和工控机IPC为主要控制单元,采用NC嵌入PC式结构,通过PCLD-782/785信号输入输出卡,初步设计出陆地钻机钻杆自动排放控制系统,主要内容包括控制原理方案设计、应用PCL-839卡的步进电动机限位开关设计、步进电动机驱动设计和控制系统硬件总体设计等几部分。该控制系统能实现在起下钻和接单根等作业流程中钻杆的自动夹持、提升、下放和平移等轨迹全程无人数字自动控制,是目前比较先进的钻杆自动排放控制系统。     

智能钻机与传统钻机系统组成差异与发展分析

智能钻井相比传统钻机在系统组成上具有显著进步，但整体水平仍有待提升。通过传统钻机系统组成介绍及智能钻机研发进展分析，对比智能钻机与传统钻机在八大系统组成中的具体改进之处，阐明了智能钻机不同系统及整体的发展方向。分析结果表明：起升系统、旋转系统(尤其是井下部分)、控制系统、井控系统、传动系统是钻机智能化、信息化改造的重点，钻机信息化、作业标准化、系统集成创新、运转高效化等方面需继续推进研发；基于功能裁剪方法，提出了侧重基础功能与结构简化的未来连续管智能钻机方案。分析结论可为智能钻机集成化发展与提高钻井效率提供创新思路。     

油田抽油机节能控制系统的应用

抽油机节能控制系统通过远程控制降低电能损耗,在单片机检测的同时,操作电动机接线端子,调整电动机的工作路径,保证抽油机在不同电压下设备的正常运行。抽油机节能控制系统通过软件和硬件结合的设计方式,确保抽油机驱动电动机在低损耗状态下运行,使抽油机在不同的电压情况下出油量达到最佳的状态,从而实现高效率、低消耗的生产目标。     

大型旋转注水机组状态智能优化控制系统研究

大型旋转注水机组是油田采油生产中广泛采用的关键设备 ,耗能很大。为实现对注水机组工作状态的节能优化和机组设备的安全运行 ,研制了智能优化控制系统。节能优化控制的主要目标是 :在满足配注条件的情况下 ,使注水系统总的能耗函数最小。该控制系统由神经网络自适应控制、泵出口阀门调节和进退法最优参数搜寻等部分组成。通过神经网络自适应控制对运行参数进行优化 ,并在神经网络优化的基础上 ,利用进退法在当前运行参数的基础上寻求更优的运行参数。在运行安全区内调节泵出口阀的开度 ,使注水泵排量逼近优化排量 ,以降低注水单耗。工业现场实际运行的结果表明 ,控制系统可以在机组安全区范围内降低注水单耗 ,节能优化效果明显。