629--石油钻机自动送钻技术培训讲义PPT

1、石油钻机自动送钻技术马青芳中石油钻井院2014.09自动送钻技术是石油钻机中应用较为广泛的一项自动化技术.人工司钻控制送钻，不仅工作量大，费神费力，很难大道非常稳定的钻压，如果控制不好，很容易发生顿钻溜钻现象。自动送钻是指钻机在正常钻进过程中，不依靠司钻人员调节，按照钻井工艺要求，通过控制系统自动调节钻压送进钻具。自动送钻系统具有精确控制特点，能保持负载变化时钻井状态的稳定，进而提高作业效率。 减少钻压波动 减少钻头磨损 减轻司钻压力和劳动强度 减少事故发生 提高机械钻速 降低设备应力 自动送钻的基础控制绞车速度，通过控制绞车转速，控制钻柱下放速度，达到调控钻压的目的。自动送钻技术的发展以绞车

2、速度控制方式来进行划分可以分为以下三个阶段：(I)第一阶段带刹车自动送钻技术；(2)第二阶段盘式刹车自动送钻技术；(3)第三阶段电机（能耗制动）自动送钻技术。（一）盘式刹车自动送钻技术盘式刹车自动送钻系统的执行机构为盘式刹车，通过控制盘式刹车液压比例阀，调节刹车液缸的液压力，调控盘式刹车的制动力矩，进而控制绞车转速，达到调节钻压的目的。系统功能：自动送钻控制（主控钻压、辅控钻速）；起下钻及下套管安全控制（电子防碰）；安全保障控制(防止溜钻、放空）；钻井参数显示（游车高度、钻压、泵压、钩载、井深）；报警功能，并启动紧急制动，脱开绞车离合；故障查询。（一）盘式刹车自动送钻技术自动送钻系统根据钻压变

3、化情况，实时调节盘刹刹车钳缸液压力，进而实时控制绞车滚筒刹车力矩，在钻机钻进过程中进行钻柱下放速度的微量控制，在满足钻压波动允许值和钻井安全的前提下，通过动态寻优计算达到最快钻压跟踪速度，实现连续、平滑的送钻效果，最终达到实时控制钻压和提高机械钻速的目的。盘式刹车自动送钻工作原理：（一）盘式刹车自动送钻技术自动送钻控制流程图死绳张力传感器控制器比例减压阀刹车液压力刹车力矩钢丝绳绞车转速转速传感器（编码器）钻压（一）盘式刹车自动送钻技术钻压设定速度设定计算机自动送钻系统实时跟踪包括钻压、钻速、泵压、游车位置、系统压力和系统温度在内的安全相关参数变化情况，同时进行系统逻辑分析判断，据具体情况进行正

4、常工作状态报告，异常情况给予预警并进行紧急制动。钻井安全监控：司钻可随时查询当前警报来源和紧急刹车原因。当前警报来源（一）盘式刹车自动送钻技术钻井安全控制流程图（一）盘式刹车自动送钻技术（二）电机（能耗制动）自动送钻技术能耗制动：对于变频钻机，异步电机驱动绞车，在下放钻柱时，由于负载（钻柱）带动游车下行产生动能，此时绞车电机工作在发电状态，将动能转化为电能，通过制动回路里的制动单元，由制动电阻消耗掉回馈的能量，将电能转化为热能消耗掉。变频电驱动绞车通过变频调速功能调节绞车的转速。能耗制动自动送钻的执行机构为电机，通过控制回路控制电机的转速，实现调控钻压，达到自动送钻的目的。适用钻机：变频电驱动

5、钻机（二）电机（能耗制动）自动送钻技术工作原理：在下放钻柱时，钻柱作为负载带动绞车转动，下放钻柱产生动能，此时电动机工作在发电状态。异步电动机在发电状态时，转化的电能通过续流二极管向中间直流回路上的电容充电使中间直流回路电压不断升高，当电压升高到设置值时，使制动回路里的制动单元导通，将回馈的能量以发热的形式消耗在制动电阻上。自动送钻控制流程图（二）电机（能耗制动）自动送钻技术压力传感器死绳张力传感器PID控制器D/A转换器变频调速单元绞车电机转速钢丝绳绞车转速转速传感器钻压钻压设定速度设定特点：变频钻机中，绞车自动送钻的传动系统采用的能耗制动功能，可以自动投入制动运行。制动迅速平稳，可以实现快速停车与正反转，以及零速额定转矩的“悬停”功能。以能耗制动代替电磁刹车等其它辅助刹车。减轻了设备重量，降低了设备成本。这也是交流变频传动系统最显著的特点。（二）电机（能耗制动）自动送钻技术（三）两种自动送钻技术的对比项目盘刹自动送钻电机自动送钻执行机构盘式刹车绞车电机钻压信号来源死绳端拉力传感器死绳端拉力传感器控制原理调节盘刹液压力，来控制刹车力矩控制绞车电机转速功能自动送钻，上防碰，下防砸，辅