石油鉆機恒鉆壓自動送鉆系統研究.pdf

1、自動送鉆系統是根據石油鉆機鉆井工藝要求而開發(fā)的一種新型的控制系統。使用自動送鉆系統不僅能夠降低司鉆工人的勞動強度，而且還可以提高鉆井速度、降低鉆井成本。但是，不同的控制器和剎車執(zhí)行機構對送鉆安全性的保障程度和對打井質量的影響是不同的。因此，選用較好的控制方式和合適的剎車機構是提高自動送鉆系統控制性能的有效途徑。 目前，自動送鉆系統有以下兩種：一種是基于盤式剎車的自動送鉆系統，即通過控制盤式剎車的剎車力，來維持鉆頭處的鉆壓基本恒定

2、，實現恒鉆壓鉆進；另外一種是蝸輪蝸桿機構，即通過變頻器和變頻電機，來實現自動送鉆。前者由于盤式剎車多個剎車片的同步性和動作靈敏性，使剎車力難以控制，直接影響自動送鉆系統的性能，而后者需要增加新的設備，使用受到限制。 本文論述了一種伊頓剎車恒鉆壓自動送鉆系統，即以伊頓剎車作為執(zhí)行機構，取代盤式剎車，在PLC中通過軟件編程來實現PID調節(jié)，使鉆壓基本維持恒定，實現恒鉆壓鉆進。其中，伊頓剎車是一種氣控水冷型的新型剎車系統，通過比例壓力

3、閥輸入電流的大小線性成比例地控制剎車機構大小氣缸的壓力，即剎車力，以維持鉆進過程中鉆壓的恒定。此外，該剎車機構還具有壓力監(jiān)控和全壓力提供功能，這使自動送鉆不僅在鉆進過程中能維持鉆壓恒定，而且在緊急情況下能夠迅速制支停車，保證安全生產。而PLC作為微機控制器，其主要任務是：在PLC中通過軟件編程來實現PID調節(jié)，使鉆壓基本維持恒定，實現恒鉆壓鉆進。 本文首先對原有盤式剎車自動送鉆控制系統進行了詳細的理論分析，指出其存在的問題和不足

4、，提出利用微機作為控制器的必要性；然后根據伊頓剎車的控制原理和PLC模擬量控制方式，設計出伊頓剎車恒鉆壓自動送鉆系統的原理框圖、硬件組成、控制電路和PLC程序，使鉆壓調節(jié)、安全監(jiān)控、無擾切換均由PLC來完成，并使系統在送鉆過程中能夠保持鉆壓恒定。另外，當游車超過安全區(qū)域時，系統自動控制游車減速和軟停，有效地防止溜鉆、卡鉆、游車上碰下砸事故的發(fā)生，保障安全生產，降低總的鉆井成本、提高鉆井速度。為了驗證該控制方法的正確性和可行性，對伊頓剎車