旋转导向钻井中导向控制电机的驱动系统研究

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1、分类号TE928学号151030140密级全日制学术型硕士学位论文题目旋转导向钻井中导向控制电机的驱动系统研究作者姓名杨飞导师姓名、职称周静、教授学科(专业)名称测试计量技术及仪器提交论文日期2018年5月20日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

2、已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________

3、导师签名：__________日期：__________·注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。I中文摘要论文题目：旋转导向钻井中导向控制电机的驱动系统研究专业：测试计量技术及仪器硕士生：杨飞(签名)指导教师：周静(签名)摘要随着钻井技术的发展，深井、超深井、水平井、定向井的技术工艺需求，传统的钻井方式已经无法满足钻井的工艺需求，旋转导向技术成为提升钻井工艺的必要手段，但是此项技术一直被发达国家掌握，并对其他国家进行技术垄断，因此对旋转导向技术进行国产化是提升我国钻井工艺的必要手段，开展旋转

4、导向技术研究具有重要的意义，为此，本文结合国家科技重大专项2011ZX05021-005“旋转导向及随钻测录、酸性气层测试技术与装备”，提出一种应用于旋转导向系统执行机构定位总成中的无刷电机的控制系统，以提高旋转导向工具在深井和超深井中的工作稳定性，并减小井眼轨迹误差。本文从建立电机模型开始，根据井下环境构建电机的工作状态模型，在此基础上完成了电机控制模型的设计，实现了电机控制电路，对设计的电机控制电路进行系统性试验，并利用驱动电路对整个定位总成液压系统进行整体测试，达到了设计要求。同时利用试验系统完成了电机和溢

5、流阀的国产化测试，取得了满意的结果。在此基础上对旋转导向系统中的传感器的组合方式进行优化，通过实验验证减小了井眼轨迹误差。论文主要成果如下：设计了通过反向电动势对电机进行位置检测，解决了电机在起转时反向电动势较小，无法直接通过反向电动势控制电机的问题。设计了一种延时调速的方案，减小电机在转速调节时产生转速抖动。设计了一种故障检测程序，当电机出现转速故障时，对电机采用了两种故障处理的方法。设计了减小控制电机中会产生的位置误差的实时检测系统，将无传感器的无刷电机成功应用于定位总成中。通过对不同的旋转导向随钻测量工具误

6、差进行研究，并设计采用不同测量工具进行组合，计算在不同工具的组合下的误差，并通过实际的井眼轨迹进行模拟对比，得到了一种在水平井钻井中的最小误差的测量工具组合。最后搭建了整个实验平台进行系统实验，能够使用算法校正电机参数的改变，能够保证定位总成中的电机在井下输出功率的稳定性，保证液压油泵转速精确控制，在平均提效率高5个百分点的同时，三个定位总成的压力输出误差降低3%，精确的控制井眼轨迹。关键词：旋转导向;井下；无刷电机；驱动论文类型：应用研究II英文摘要Subject：ResearchonDriveSystemof

7、SteeringControlMotorinRotarySteeringDrillingSpeciality：MeasurementTechnologyAndInstrumentName：YangFei(signature)Instructor：ZhouJing(signature)ABSTRACTWiththedevelopmentofdrillingtechnology,andthetechnicalprocessrequirementsfordeepwells,ultra-deepwells,horizon

8、talwells,anddirectionalwells,traditionaldrillingmethodscouldnotmeetthetechnicalrequirementsofdrilling.Asrotarysteerabletechnologyhasbecomeanecessarymeanstoenhancethedrillingprocess,thiste