[發明專利]石油鉆機多模式自動送鉆控制方法

在審

• 申請號: 201410751034.4
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104653168A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 劉小寶;馬向平;丁軍懷;劉志臻;王俊林;趙宏
• 申請（專利權）人: 天水電氣傳動研究所有限責任公司
• 主分類號: E21B44/02
• 分類號: E21B44/02
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 周立新

技術領域

????本發明屬于石油鉆機電控系統技術領域，具體涉及石油鉆機多模式自動送鉆控制方法。

背景技術

????進入21世紀以來，石油鉆機自動化、數字化、智能化、信息化水平快速發展。

????石油鉆機自動送鉆極大地減輕了操作者的勞動強度，提高了送鉆的精確度。傳統的送鉆模式一般只有一種或兩種模式，兩種模式同時使用時，兩種參數的地位是相同的，因此在使用中很大的局限性，并且可能會使其它某個參數嚴重偏離工況所要求的數值，造成不必要的損害且效率較低。

????石油鉆機多模式自動送鉆控制方法具有恒速度、恒鉆壓、恒立管壓力送鉆三種送鉆模式，可以單模式使用，也可以多模式同時使用。在多模式使用時，系統可以根據工況自動分配一種主從關系，使用著也可以根據習慣或特殊要求隨時更改主從關系，主模式在送鉆過程中是主導地位，而從模式是輔助和保護的地位。這種多模式主從控制系統在達到主要參數自動送鉆的同時，綜合應用了其它輔助的參數，使得自動送鉆功能使用更加廣泛、更加精準、更加安全可靠。

發明內容

????本發明的目的就是要提供一種在現有硬件配置的基礎上，實現單模式工況使用或者是多模式工況控制系統及其自動送鉆控制方法，在綜合應用了其它輔助的參數后，使得自動送鉆功能使用更加廣泛、更加精準、更加安全可靠。

????本發明是通過以下技術方案來實現的：

????石油鉆機多模式自動送鉆控制方法的送鉆模式包括恒速度、恒鉆壓、恒立管壓力三種送鉆模式，在該方法中使用的工況模式為單模式使用或者是擇其一為主模式、擇其它為從模式的主從模式使用，其中單模式為恒速度、恒鉆壓、恒立管壓力三種送鉆模式中的一種工況模式，其中主從模式為恒速度、恒鉆壓、恒立管壓力三種送鉆模式中擇其一為主模式、擇其它為從模式的工況模式，在主從模式工況下系統根據工況自動分配一種主從關系或根據習慣、特殊要求隨時更改主從關系，主模式工況在送鉆過程中為主導地位，而從模式工況為輔助和保護的地位。

????該方法步驟如下：

?（1）啟動自動送鉆功能：用戶通過人機交互設備1來啟動自動送鉆功能。該功能的啟動只能在此人機交互設備1手動啟動，但停止該功能的方式除本地人機交互設備1手動停止外，傳感器故障、絞車手柄不在零位等情況下可編程控制器2自動停止自動送鉆功能；

（2）判斷自動送鉆時所需傳感器有無故障：可編程控制器2根據傳感器的故障位狀態來判斷傳感器有無故障，可編程控制器2會從啟動到整個運行過程中隨時判斷傳感器的工作狀態，若送鉆所需傳感器有故障，可編程控制器2則跳轉至復位自動送鉆模式，若傳感器沒有故障，則可編程控制器2進入偏差清零步驟。

（3）偏差清零：一旦自動送鉆功能成功啟動，可編程控制器2會自動將偏差清零，用戶也可以在人機交互設備1進行手動偏差清零；

（4）判斷自動送鉆組合模式：可編程控制器2判斷人機交互設備1上所選擇的組合模式，若是只選擇了恒速度或恒鉆壓或恒立管壓力單送鉆模式，則計算偏差給定值，若是選擇了恒速度、恒鉆壓、恒立管壓力中的至少兩種以上的多送鉆模式組合，可編程控制器2則進一步判斷確定主、從送鉆模式；

（5）判斷自動送鉆組合模式中的主從關系：可編程控制器2根據人機交互設備1主從模式的任意選擇，判斷確定一種送鉆模式為主模式，其余則為從模式；

（6）分別計算主、從模式的偏差值：可編程控制器2根據步驟5的判斷結果來分別計算主、從模式的實際值和給定值之間的偏差值，作為后續控制的依據；

（7）判斷主模式偏差的值：可編程控制器2若判斷主模式偏差的值已經大于等于零，則將偏差給定值直接清零，若判斷主模式偏差的值小于零，則進一步判斷從模式變差的值；

（8）判斷從模式偏差的值：可編程控制器2若從模式偏差值已經大于等于零，則將偏差給定值直接清零，若判斷從模式偏差的值小于零，則將主偏差作為綜合判斷后的偏差給定值；

（9）將綜合判斷后的偏差作為給定值：可編程控制器2將主偏差作為給定值，輸入到PID調節器的給定通道；

（10）PID計算：可編程控制器2根據控制系統的給定值、反饋值和數學模型，進行PID計算，將計算結果直接作為變頻器3的給定；

（11）給變頻器給定通道：可編程控制器2將PID輸出送給變頻器3給定通道，變頻器3進行內部計算后，輸出功率到電機4去驅動機械組合5，然后返回到傳感器故障判斷，進行循環操作；