参数自适应模糊控制的自动送钻技术研究_郭芙琴

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1、西南石油大学学报（自然科学版）2012年12月第34卷第6期JournalofSouthwestPetroleumUniversity（Science&TechnologyEdition）Vol.34No.6Dec.2012编辑部网址：http：//www.swpuxb.com文章编号：1674–5086（2012）06–0153–08DOI：10.3863/j.issn.1674–5086.2012.06.023中图分类号：TE928文献标识码：A参数自适应模糊控制的自动送钻技术研究*郭芙琴1，华鹏涛

2、21.延安职业技术学院航运工程系，陕西延安7160002.西安工程大学电子信息学院，陕西西安710048摘要：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

3、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±0.5t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；模糊控制网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/51.1718.TE.20121116.0954.012.html郭芙琴，华鹏涛．参数自适应模糊控制的自动送钻技术研究[J]．西南石油大学学报：自然科学版，2012，34（6）：153–160．GuoFuqin,HuaPengt

4、ao．ResearchofAuto-drillingTechnologyBasedonParameters’Self-adjustingFuzzyControl[J]．JournalofSouthwestPetroleumUniversity：Science&TechnologyEdition，2012，34（6）：153–160．引言井安全和送钻性能。自动送钻可以由不同钻进参数来控制，比如：在钻井过程中，为保证送钻安全达到目的地，恒钻压控制、恒钻速控制、恒扭矩控制、恒泵压控提高送钻性能，就要对送钻速度

5、加以控制，使钻头制，目前应用最为广泛的是恒钻压控制。随着智能对井底的钻压尽量平稳。传统的操作主要是由司钻[2]控制技术的不断发展，模糊控制、神经网络控制[1]工手动控制机械制动器的制动力进行钻进。随着等算法不断提出，但实际应用在现场的很少。本文计算机技术的不断发展，基于电驱动绞车的交流变提出一种基于参数自调整模糊PI控制算法，实时修频主电机自动送钻系统和辅助电机的推广，使钻井正控制参数，输出送钻速度，实现恒钻压稳速送钻。现场逐步采用自动送钻系统。该系统克服了司钻工操作机械盘刹控制钻进造成机械盘刹易于磨损

6、的缺1送钻过程系统及参数分析点，采用电动机反拖、四象限运行精确来直接控制出力以达到恒压送钻，即钻井时使用自动送钻，给1.1送钻过程钻压变化的影响因素定所需钻压，从而使送钻速度得以控制、保证送钻在具体的钻井过程中，由于受地质构造、岩石[3]的平稳性，提高送钻的质量。在此过程中，同时采性能、钻井液性质、井壁阻力等各种因素的影响，用变频器与PLC组成的总线系统对全套电气系统钻压p的变化与送钻速度v，转盘转速!，地层硬度进行全程监控，并与盘刹安全钳联锁。当操作失误，钻井液循环压力pm及其浓度C、配方H等多种或电

7、气系统出现故障时可以实现自动安全抱闸，可因素有关，即以避免顿钻事故的发生，从而很大程度上提高了钻p=f(v;!; ;pm;C;H)(1)*收稿日期：2012–07–25网络出版时间：2012–11–16基金项目：陕西省核心科技技术创新项目（2009ZKC02–13）；国家基本理论研究项目（2009CB724507–3）。154西南石油大学学报（自然科学版）2012年在关系钻井效益和性能的多种因素中，直接影响钻进过程的因素大致分为两大类：一类是受各地地质条件影响的客观因素；另一类是钻头工艺、类型，钻压、转

8、速等可以控制的变量。在后一类中，如果钻井设备已选择确定，那么与之相对应的钻头类型也就确定了。所以，在钻井过程中，要根据具体的因素合理控制钻压和转速这两个主要可控参数。上述各参数之间的关系可以用最具影响力最权威的数学表达式表示，也就是1969年的YoungFS提出的钻速模式，称为杨格模式，目前广泛采用的[4]图2转速与钻速的关系曲线是如式（2）的修正杨格模式Fig.2TherelationcurvebetweenROPandrotatespe