自动送钻原理.

1、自动送钻原理自动送钻原理一、石油钻井过程简介一、石油钻井过程简介1、钻井的概念：、钻井的概念：钻井（drilling）是利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。2、钻井的目的和意义、钻井的目的和意义 寻找和证实含油气构造 探明已证实的含油（气）构造的含油气面积和储量； 取得油田的地质资料和开发数据 将油气开采到地面上来3、钻井的分类：、钻井的分类：根据钻井目的和任务不同，钻井可分为根据钻井目的和任务不同，钻井可分为探井探井和和开开发井发井：探井地质普查阶段基准井剖面井构造井区域勘探阶段预探井详探井开发井生产井注入井检查井4、钻井过程、钻井过程第一次开钻第一次开钻( (一开一开)

2、 )：从地面钻出较大井眼，：从地面钻出较大井眼，到一定设计深度后下表层套管。到一定设计深度后下表层套管。第二次开钻第二次开钻( (二开二开) )：从表层套管内用较小：从表层套管内用较小一些的钻头继续钻进，若地层不复杂，一些的钻头继续钻进，若地层不复杂，则可钻到目的层后下油层套管完井，则可钻到目的层后下油层套管完井，若地层复杂，则下技术套管。若地层复杂，则下技术套管。第三次开钻第三次开钻( (三开三开) )：从技术套管内再用小：从技术套管内再用小一点的钻头往下钻进。根据情况，或一点的钻头往下钻进。根据情况，或可一直钻达预定井深，或再下第二层、可一直钻达预定井深，或再下第二层、第三层技术套管。再进

3、行第四次、第第三层技术套管。再进行第四次、第五次开钻，直到最后钻到目的地层深五次开钻，直到最后钻到目的地层深度，下油层套管。度，下油层套管。5、钻井设备、钻井设备 动力系统动力系统 给钻机提供动力的设备。包括柴油机和发电机等。 提升系统：提升系统：用于起升和下放钻具，下套管，控制钻头钻进钻出。组成包括绞车、自动送钻、主滚筒、辅助滚筒、主刹车、辅助刹车，天车、游车与钢揽组成的滑轮组，大钩、井架。取得油田的地质资料和开发数据 旋转系统：旋转系统：带动钻具、钻头等旋转破碎岩石、上紧或御松钻具丝扣、是钻井的主要动力输出。主要包括转盘或顶驱。 循环系统：循环系统： 为了将井底钻头破碎的岩屑、泥浆及产生的

4、热量带出井眼，冷却钻头并保护井壁，防止井塌井漏等钻井事故的发生。 循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等 井控系统井控系统 井控系统的作用是，当井内出现溢流、井涌时，可快速及时关闭井口防止井喷事故的发生。 主要包括防喷器。 监控系统监控系统 通过地质和钻井通过地质和钻井综合录井对井下的综合录井对井下的作业情况进行监测。作业情况进行监测。通过司钻操作台的通过司钻操作台的仪表对钻进参数如仪表对钻进参数如大钩负载、钻压、大钩负载、钻压、转数、扭矩、泵压、转数、扭矩、泵压、排量、钻速等进行排量、钻速等进行记录和测量记录和测量 。 辅助设备：辅助设备： 为了保证钻井的安全和正常进行，钻机还

5、包括其他的辅助设备。如照明系统，空压机，电话系统，视频系统等。钻进过程演示4、什么是送钻 送钻就是通过控制绞车转速，使提升系统带动钻具按我们需要的速度向井底运动，在井底和钻头之间产生足够的压力的一个过程。 自动送钻：通过控制系统代替司钻操作，自动控制绞车转速，到达送钻目的的方式。手动送钻：司钻通过操作绞车手柄或者刹车手柄，控制绞车转速，达到送钻目的的方式。5、送钻分类、送钻分类(1)按控制钻井参数分类：可分为恒钻压送钻、恒钻速送钻、恒扭矩送钻、恒泵压送钻、钻压和钻速乘积值控制与调节送钻。目前上述几种送钻方法，以恒钻压应用最为广泛。(2)按控制系统主传动方式分类：可分为机械式、气动式、液动式、电

6、动式、电磁式等。 (3)按安装位置分类：可分为地面自动送钻装置和地下自动进钻装置。目前大多数自动送钻装置均为地面自动送钻装置。地下自动送钻装置是指该装置安装在钻头上面，主要用于钻定向井。 (4)按执行机构分类，可分为带式刹车自动送钻装置、盘式刹车自动送钻装置、变频调速自动送钻装置。 (5)按所属部件分类，可分为独立专用部件，指的是专门设计的一套自动送钻装置成为一个独立专用部件；利用石油钻机本身的部件进行自动送钻，例如深海用的钻井船，由于海浪升沉的影响，钻井船随着海浪升沉也在上下浮动。为了实现恒钻压钻井，消除海浪升沉的影响，在游车与大钩之间或在天车上装有升沉补偿器。该部件是钻井船上的一个部件，是

7、利用升沉补偿器的恒钻压工作原理来实现自动送钻。二、我们控制系统中使用到的自动送钻类型恒转速自动送钻：保持钻进转速基本恒定的一种送钻方式。恒钻压自动送钻：保持钻压基本恒定的一种送钻方式。恒泵压自动送钻：保持泥浆泵泵压基本恒定的一种送钻方式。恒扭矩自动送钻：保持转盘扭矩基本恒定的一种送钻方式。自动送钻三、恒钻压自动送钻1、算法和控制流程：2、重要参数：悬重，钻压计算悬重：绞车所承受的负荷。主要包括提升系统自重，钻具重量及钻具与井壁产生的摩擦力。悬重是通过死神固定器上的传压包传递提升系统所受的负荷，由压力变送器将液压压力转换为电信号，再由PLC模块采集到控制程序内进行实时计算。钻压：是指井眼底层加在

8、钻头上的压力。等于初始悬重值减去实时悬重值。3、流程 4、操作界面 四、PID调试PID ，就是对输入与输出的偏差进行比例积分微分运算，运算的叠加结果去控制执行机构，其中P指比例控制，I指积分控制，D指微分控制。是模拟量无静差控制运用最广泛的控制方式。不需要了解系统的具体数学模型，只要监测到静差就能够对执行对象进行稳定，准确的控制。 四、PID调试 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误

9、差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积 分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳 态误差微分调节就是偏差值的变化率。例如，如果输入偏差值线性变化，则在调节器输出侧叠加一个恒定的调节量。大部分控制系统不需要调节微分时间。因为只有时间滞后的系统才需要附加这个参数。如果画蛇添足加上这个参数反而会使系统的控制受到影响四、PID调试增大比例系数P一般将加快系统的响应，在有静差的情况