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参数自适应模糊控制的自动送钻技术研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2012年第6期34卷 153-160页

作者：郭芙琴华鹏涛延安职业技术学院航运工程系陕西延安716000 西安工程大学电子信息学院陕西西安710048

针对传统送钻方式的不足及钻井过程复杂、数学模型难建立等特点,在简要分析交流变频自动送钻系统的工作原理和影响送钻的各因素之间关系后,提出将参数自调整模糊控制与交流变频恒钻压自动送钻相结合。通过对钻压趋势的判断,采用参数自... 详细信息

针对传统送钻方式的不足及钻井过程复杂、数学模型难建立等特点,在简要分析交流变频自动送钻系统的工作原理和影响送钻的各因素之间关系后,提出将参数自调整模糊控制与交流变频恒钻压自动送钻相结合。通过对钻压趋势的判断,采用参数自调整模糊PI控制,实现对送钻电机转速的控制。该算法不需要精确的数学模型,可通过自学习实时修正控制参数。试验表明:控制效果良好,在保证恒钻压的基础上,可实现稳速送钻,提高了系统调节的快速性、自适应性和鲁棒性,精度高,现场应用证实此算法控制效果优越,可实现送钻稳态精度在±0.5 t之内,而且送钻更加平稳,控制算法亦具有通用性。

关键词：交流变频钻机恒钻压自动送钻参数自适应模糊控制

硬岩钻机自动送钻系统混合模糊PI控制器设计

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矿山机械 2012年第12期40卷 11-14页

作者：曹钧赵升吨沈志康范成洲邓丽蓉西北核技术研究所陕西西安710024 西安交通大学机械工程学院

针对硬岩大直径钻机自动送钻工艺复杂非线性不确定的控制问题,通过分析自动送钻工作模态,设计了一种将模糊算法和比例积分相结合的模糊比例积分控制器,较好地解决了自动送钻系统的时滞和非线性等问题。该控制器采用恒钻压模糊比例积分... 详细信息

针对硬岩大直径钻机自动送钻工艺复杂非线性不确定的控制问题,通过分析自动送钻工作模态,设计了一种将模糊算法和比例积分相结合的模糊比例积分控制器,较好地解决了自动送钻系统的时滞和非线性等问题。该控制器采用恒钻压模糊比例积分自动送钻工艺控制模式,选用钻压偏差和钻压偏差变化率作为模糊控制器的输入量,通过对其进行模糊控制运算,实现了控制钻头压力满足钻井工艺要求的目的。采用模糊控制的思想解决了被控制对象的精确数学模型不容易建立的问题,提高了系统的自适应性、稳定性和鲁棒性。

关键词：自动送钻模糊比例积分控制恒钻压钻井模式钻压偏差

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基于遗传算法的自动送钻钻压动态优化

石油机械 2012年第4期40卷 8-11,17页

作者：张奇志付勃西安石油大学陕西省钻机控制技术重点实验室

针对目标函数的钻压优化和BP神经网络的钻压优化方法存在的不足,建立了动态成本目标函数,并利用遗传算法对动态成本目标函数进行优化,最后应用实例对优化送钻在成本上的优势进行了验证。根据建立的动态成本目标函数和钻井采集的实时数据... 详细信息

针对目标函数的钻压优化和BP神经网络的钻压优化方法存在的不足,建立了动态成本目标函数,并利用遗传算法对动态成本目标函数进行优化,最后应用实例对优化送钻在成本上的优势进行了验证。根据建立的动态成本目标函数和钻井采集的实时数据,利用非线性回归理论完成待优化的成本目标函数参数的求取。优化结果表明,优化钻压钻井方式有效延长了钻头寿命,缩短了起下钻时间,节省了钻井成本;与恒钻压钻井方式相比,优化钻压钻井方式每米成本上升较慢。

关键词：自动送钻钻压优化遗传算法成本目标函数非线性回归

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变频驱动钻机自动送钻试验系统的研究

石油机械 2009年第3期37卷 10-12,50页

作者：魏航信吴伟职黎光西安石油大学机械工程学院

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... 详细信息

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。

关键词：钻机自动送钻变频 PID控制神经网络

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基于人工智能的自动送钻监控技术

石油机械 2000年第1期28卷 28-31页

作者：史玉升华中理工大学

人工智能及其应用已具有潜在的经济价值,将其应用于自动送钻过程的监控中,不失为一种新的途径。提出了把专家系统(ES)和神经网络(ANN)结合起来用于石油钻井自动送钻监控的新方法。这种方法采用预处理结合法,使钻进过程中的特征信号首先... 详细信息

人工智能及其应用已具有潜在的经济价值,将其应用于自动送钻过程的监控中,不失为一种新的途径。提出了把专家系统(ES)和神经网络(ANN)结合起来用于石油钻井自动送钻监控的新方法。这种方法采用预处理结合法,使钻进过程中的特征信号首先被送到BP神经网络进行处理,BP网络的输出值作为专家系统的输入,最后由专家系统通过产生式规则作出监控的结论。以卡钻事故为例的研究结果表明,对专家系统而言,知识的获取可以通过神经网络进行学习得到;对于神经网络纯粹的数值活动,通过专家系统再处理变得更加明确。这种方法可以用于自动送钻过程的在线实时监控,也可用于离线的事故分析与诊断。

关键词：专家系统神经网络自动送钻监控技术钻井

基于S7-300软冗余的钻机自动送钻控制系统设计

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石油机械 2009年第9期37卷 98-101页

作者：徐竟天李树刚张乃禄朱晖冯劲西安科技大学能源学院西安石油大学电子工程学院陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司中国石油管道兰成渝输油分公司

我国首台人工岛7000m深环轨移动模块钻机于2008年2月在冀东南堡油田1号人工岛顺利开钻,该钻机应用的基于S7-300软冗余钻机自动送钻控制系统,现已通过现场验收。该自动送钻系统添加了1套PLC控制系统,系统有手动和自动2种工作模式。自动... 详细信息

我国首台人工岛7000m深环轨移动模块钻机于2008年2月在冀东南堡油田1号人工岛顺利开钻,该钻机应用的基于S7-300软冗余钻机自动送钻控制系统,现已通过现场验收。该自动送钻系统添加了1套PLC控制系统,系统有手动和自动2种工作模式。自动送钻监控系统主要包括自动送钻恒钻压控制、电子防碰、游车位置精确定位与动态演示、故障识别报警与处理等模块。监控系统采用了基于西门子公司S7-300PLC的软冗余方案,PLC处理器成双使用,当主处理器出现故障时备用的处理器会按照监控程序和数据交换处理程序实现数据同步,完成自动切换。现场应用表明,该系统操作简单,切换方便,提高了钻机控制自动化水平和生产管理水平,确保了钻机的平稳、安全、高效运行。

关键词：软冗余自动送钻盘式刹车监控系统

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石油钻机自动送钻监控技术的现状与发展趋势

石油机械 2010年第5期38卷 87-91页

作者：张伟任建庭高冬东西安石油大学长庆油田机械制造总厂中国石油集团长沙输油气分公司武汉输油站

研究开放的智能网络化自动送钻监控装置具有十分重要的现实意义。介绍了石油钻机自动送钻监控技术的基本原理、发展过程和应用现状,指出了现有钻井监控装置存在的不足,在提高钻井效率和降低钻井成本的技术要求的推动下,钻井监控技术在... 详细信息

研究开放的智能网络化自动送钻监控装置具有十分重要的现实意义。介绍了石油钻机自动送钻监控技术的基本原理、发展过程和应用现状,指出了现有钻井监控装置存在的不足,在提高钻井效率和降低钻井成本的技术要求的推动下,钻井监控技术在自动送钻技术发展的基础上正朝着信息化、智能化、网络化、规模化、开放化和统一化的方向发展。

关键词：石油钻机自动送钻安全监控现状发展趋势

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直流主电动机自动送钻系统

石油机械 2011年第1期39卷 69-71页

作者：张海军北京四利通控制技术有限公司

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... 详细信息

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。

关键词：直流主电动机恒钻压自动送钻控制系统 SCL语言

地质钻机永磁电动机直驱自动送钻控制系统设计

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地质钻机永磁电动机直驱自动送钻控制系统设计

作者：常世瑶沈阳工业大学

学位级别：硕士

地质钻机应用于地质勘探，驱动钻具向地下钻进以获取实物地质资料，钻机由顶驱、绞车和泥浆泵三大系统组成。绞车在整个钻井周期中绞车完成起下钻具、下套管，送钻等工作，是钻机起升系统中的核心设备。恒压自动送钻技术是衡量一部钻机... 详细信息

地质钻机应用于地质勘探，驱动钻具向地下钻进以获取实物地质资料，钻机由顶驱、绞车和泥浆泵三大系统组成。绞车在整个钻井周期中绞车完成起下钻具、下套管，送钻等工作，是钻机起升系统中的核心设备。恒压自动送钻技术是衡量一部钻机先进与否的重要指标，由于地质钻机需采集各种复杂地层矿样，自动送钻主要是按照钻头反馈的实时压力调整绞车的运行速度，恒定钻压的条件下适时向井底送进钻头，因此本文的研究重点是关于绞车的精确控制。传统的盘式刹车通过控制绞车刹车力矩进而达到控制钻井压力。异步变频绞车系统需单独设立一部小功率送钻电机外加减速机。以上方法使得绞车结构变得繁琐，而且异步电机低速发电制动状态运行时会有明显的转矩脉动，严重影响了地质钻机自动送钻效果。为了解决传统绞车驱动系统的种种问题，改善绞车性能，优化传动结构和提高自动送钻质量，设计了低速大转矩永磁电机直驱变频调速钻机系统。本文结合永磁电机结构特性以及变频调速控制方法对此驱动系统进行了论述，介绍了双永磁电机同轴绞车结构，并对永磁直驱绞车单电机和双电机同轴带载实验结果进行分析，然后对永磁电机地质钻机自动送钻技术进行了阐述，针对地质钻机自动送钻系统大时滞、非线性、建模困难的特点采用了模糊控制方法，并设计了适合S7-300PLC的查表法程序。最后介绍了该钻机控制系统的硬件和软件组成。本套驱动系统在绞车电机本体和变频调速控制方面优化了地质钻机绞车系统。永磁电机直驱绞车系统带载能力、强控制精度高，满足了类似于起重机的起动能力和自动送钻过程中的动态响应跟随能力。模糊控制自动送钻可低成本提高地质钻机的送钻质量和钻井效率。

关键词：地质钻机低速大转矩直驱永磁电机自动送钻