捷联式自动垂直钻井工具伺服控制设计及实现.pdf

《捷联式自动垂直钻井工具伺服控制设计及实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第42卷第3期石油钻探技术Vo1．42No．32014年5月PETROLEUMDRILLINGTECHNIQUESMay，2014．．钻采机械doi：10．3969／j．issn．1001～0890．2014．03．018捷联式自动垂直钻井工具伺服控制设计及实现王义峰，刘庆龙，刘文庭，高丽萍，孙峰(oe石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营257o17)摘要：为解决易斜地层中直井钻进的防斜打快问题，实现主动防斜、纠斜控制，开展了捷联式自动垂直钻井工具伺服控制的研究。采用包含位置环、速度环、电流环的三环闭环控制模型，建立了伺服控制系统的硬件结构和软件体系，

2、采用增量式数字PID控制算法，使系统实现快速精确可靠的调节。通过研究电流动态阶跃响应、电机输出轴位置及盘阀工具面角等控制效果，分析了伺服控制系统的动态及稳态特性，最终完成伺服控制系统设计，并投入现场应用。室内试验表明，电机输出轴位置稳态控制精度在0．2。以内，电流环动态阶跃响应时间短于1．2ms，电机调速范围0~300r／min，表明控制精度较高，动态性能良好，调速范围较宽，能实现实时控制。在安顺1井现场应用时，输出控制的盘阀工具面角与指定的纠斜工具面角最大偏差不超过2。，达到2．8。／lOOm以上的降斜效果。捷联式自动垂直钻井工具的伺服控制系统能够快速响应并精确

3、控制电机输出轴的位置，实现直井钻井的防斜、纠斜。关键词：自动垂直钻井伺服控制闭环控制井斜控制安顺1井中图分类号：TE921．2文献标识码：A文章编号：1001一O89O(2O14)03一OO95一O7DesignandImplementationofServoControlofStrap—DownAutomaticVerticalDrillingSystemwangYifeng，LiuQinglong，LiuWenting，GaoLiping，SunFeng(DrillingTechnologyResearchInstitute，SinopecShengli0Zf

4、ieldServiceCorporation，Dongying，Shandong。257017。Cina)Abstract：Tosolvetheproblemofdeviationcontrolduringfastdrillingthroughformationstendingtodeflec—tioninvertica1wells，andrealizethedeviationcorrectionandpreventionactively，theresearchonservocontro1ofthestrap-downautomaticverticaldrilli

5、ngtoolhasbeencarriedout．Athree-ringclosed-loopcontrolmode1includingpositionloop，speedloopandcurrentloopwasadoptedtoestablishthehardwareconfigurationandsoftwarearchi—tectureoftheservocontro1systeminwhichtheincrementaldigita1PIDcontrollawwasusedtorealizethefastandaccurateandreliableadju

6、stmenttothesystem．Bystudyingcurrentdynamicstepresponse，themotoroutputshaftpositionandthediscvalvetoolfaceanglecontro1effect，analyzingthedynamicandstaticcharacteristicsoftheservocontrolsystem，theservocontrolsystemwasultimatelydesignedthenputintofieldapplication．Underlaboratorycondition

7、s，thestaticcontrolprecisionofthemotoroutputshaftpositionwaslessthan0．2。。thedynamicstepre—sponseofcurrentlopreached1．2ms，andthevelocityadjustrangewas0to300r／min．Thoseresultsshowthattheservo-controlhashighcontrolaccuracy，gooddynamicperformanceandwideadjustmentrange，andisabletorealizerea

8、l-tim