全液压顶驱钻机自动送钻钻压控制系统研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:qqifha
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石油作为一种重要的能源物质,在人们的日常生活中发挥着重要的作用。作为一种不可再生能源,随着其储量的不断减少,人们的开采钻探范围也开始向大陆更深处以及海洋深处进行拓展,这也促进了石油钻采设备的新一轮发展。随着液压技术更多地被应用到石油钻机中,全液压顶驱钻机成为了目前钻井设备发展的主流趋势。  但是由于顶驱技术目前还无法实现完全的自动化钻进,自动送钻系统作为石油钻机全自动化的重要组成部分,对实现石油钻机的全自动发展有极为重要的意义。自动送钻技术的使用不仅可以解放司钻,而且更安全可靠,钻井质量更好,钻井效率更高。所以本文以 7000m 全液压顶驱钻机作为研究对象,对其工作原理、顶驱主液压回路及其自动送钻系统进行了初步研究。  经过对自动送钻系统的发展历程及其控制算法的研究,初步设计了全液压顶驱钻机自动送钻系统的三环控制策略及其控制算法。并重点对其钻压控制环进行了仿真研究,在仿真时对钻压环分别采用 PID 控制、模糊控制及模糊自适应控制进行研究。仿真结果表明:采用 PID 控制系统在调整初期存在较大的振荡,并且到达稳态需要大约 2.1s,但系统无稳态误差;采用模糊控制时系统调节迅速,仅需 0.28s就达到了稳态,但系统存在 2.5%左右的稳态误差;最后运用模糊自适应控制对前两种控制方法中存在的问题进行了优化。仿真结果表明:采用模糊自适应控制器时系统调节时间约为 0.6s,比 PID控制器减少了约 1.5s;钻压的稳态误差在[?0.3,+0.3]t以内,约为 1.43%,比模糊控制器减少了约 1%;并且钻压控制系统各方面性能有了较大改善,对后续全液压顶驱钻机自动送钻钻压控制系统的研究具有一定的技术参考价值。
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