CN104653168B - 石油钻机多模式自动送钻控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油钻机电控系统技术领域，具体涉及石油钻机多模式自动送钻控制方法及其控制方法，该控制方法的工况模式为单模式使用或者是择其一为主模式、择其它为从模式的主从模式使用；单模式为恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式中的一种工况模式；主从模式为恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式中择其一为aa主模式、择其它为从模式的工况模式，主从模式工况下系统根据工况自动分配一种主从关系或根据习惯、特殊要求随时更改主从关系，主模式工况在送钻过程中为主导地位，而从模式工况为辅助和保护的地位。本发明使得自动送钻功能使用更加广泛、更加精准、更加安全可靠、更加高效。
Description
技术领域
本发明属于石油钻机电控系统技术领域，具体涉及石油钻机多模式自动送钻控制方法。
背景技术
进入21世纪以来，石油钻机自动化、数字化、智能化、信息化水平快速发展。
石油钻机自动送钻极大地减轻了操作者的劳动强度，提高了送钻的精确度。传统的送钻模式一般只有一种或两种模式，两种模式同时使用时，两种参数的地位是相同的，因此在使用中很大的局限性，并且可能会使其它某个参数严重偏离工况所要求的数值，造成不必要的损害且效率较低。
石油钻机多模式自动送钻控制方法具有恒速度、恒钻压、恒立管压力送钻三种送钻模式，可以单模式使用，也可以多模式同时使用。在多模式使用时，系统可以根据工况自动分配一种主从关系，使用着也可以根据习惯或特殊要求随时更改主从关系，主模式在送钻过程中是主导地位，而从模式是辅助和保护的地位。这种多模式主从控制系统在达到主要参数自动送钻的同时，综合应用了其它辅助的参数，使得自动送钻功能使用更加广泛、更加精准、更加安全可靠。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种在现有硬件配置的基础上，实现单模式工况使用或者是多模式工况控制系统及其自动送钻控制方法，在综合应用了其它辅助的参数后，使得自动送钻功能使用更加广泛、更加精准、更加安全可靠。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
石油钻机多模式自动送钻控制方法的送钻模式包括恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式，在该方法中使用的工况模式为单模式使用或者是择其一为主模式、择其它为从模式的主从模式使用，其中单模式为恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式中的一种工况模式，其中主从模式为恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式中择其一为主模式、择其它为从模式的工况模式，在主从模式工况下系统根据工况自动分配一种主从关系或根据习惯、特殊要求随时更改主从关系，主模式工况在送钻过程中为主导地位，而从模式工况为辅助和保护的地位。
该方法步骤如下：
（1）启动自动送钻功能：用户通过人机交互设备1来启动自动送钻功能。该功能的启动只能在此人机交互设备1手动启动，但停止该功能的方式除本地人机交互设备1手动停止外，传感器故障、绞车手柄不在零位等情况下可编程控制器2自动停止自动送钻功能；
（2）判断自动送钻时所需传感器有无故障：可编程控制器2根据传感器的故障位状态来判断传感器有无故障，可编程控制器2会从启动到整个运行过程中随时判断传感器的工作状态，若送钻所需传感器有故障，可编程控制器2则跳转至复位自动送钻模式，若传感器没有故障，则可编程控制器2进入偏差清零步骤。
（3）偏差清零：一旦自动送钻功能成功启动，可编程控制器2会自动将偏差清零，用户也可以在人机交互设备1进行手动偏差清零；
（4）判断自动送钻组合模式：可编程控制器2判断人机交互设备1上所选择的组合模式，若是只选择了恒速度或恒钻压或恒立管压力单送钻模式，则计算偏差给定值，若是选择了恒速度、恒钻压、恒立管压力中的至少两种以上的多送钻模式组合，可编程控制器2则进一步判断确定主、从送钻模式；
（5）判断自动送钻组合模式中的主从关系：可编程控制器2根据人机交互设备1主从模式的任意选择，判断确定一种送钻模式为主模式，其余则为从模式；
（6）分别计算主、从模式的偏差值：可编程控制器2根据步骤5的判断结果来分别计算主、从模式的实际值和给定值之间的偏差值，作为后续控制的依据；
（7）判断主模式偏差的值：可编程控制器2若判断主模式偏差的值已经大于等于零，则将偏差给定值直接清零，若判断主模式偏差的值小于零，则进一步判断从模式变差的值；
（8）判断从模式偏差的值：可编程控制器2若从模式偏差值已经大于等于零，则将偏差给定值直接清零，若判断从模式偏差的值小于零，则将主偏差作为综合判断后的偏差给定值；
（9）将综合判断后的偏差作为给定值：可编程控制器2将主偏差作为给定值，输入到PID调节器的给定通道；
（10）PID计算：可编程控制器2根据控制系统的给定值、反馈值和数学模型，进行PID计算，将计算结果直接作为变频器3的给定；
（11）给变频器给定通道：可编程控制器2将PID输出送给变频器3给定通道，变频器3进行内部计算后，输出功率到电机4去驱动机械组合5，然后返回到传感器故障判断，进行循环操作；
（12）循环判断：可编程控制器2循环判断，判断单模式送钻是的偏差，若偏差大于等于零，则直接将0给PID调节器，若小于零，则将计算偏差给定值输入到PID调节器，单送钻模式时的偏差、多模式送钻时主或从偏差大于等于零，偏差给定值都会清零；
（13）随时判断手柄零位信号：可编程控制器2的此步骤伴随整个自动送钻过程，作为自动解除自动送钻功能的条件，一旦绞车手柄不在零位，则复位自动送钻模式。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
本发明石油钻机多模式自动送钻控制方法的送钻模式包括恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式可以单模式使用，也可以多模式同时使用。在多模式使用时，系统可以根据工况自动分配一种主从关系，使用者也可以根据习惯或特殊要求随时更改主从关系，主模式在送钻过程中是主导地位，而从模式是辅助和保护的地位。这种多模式主从控制系统在达到主要参数自动送钻的同时，综合应用了其它辅助的参数，使得自动送钻功能使用更加广泛、更加精准、更加安全可靠、更加高效。
对比详见下表：
。
附图说明
图1：石油钻机多模式自动送钻控制方法信号传输示意图。
图2：石油钻机多模式自动送钻控制方法原理框图。
图3：石油钻机多模式自动送钻控制方法工作方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步描述：
如图1所示，石油钻机多模式自动送钻控制方法基于运行的设备，包括可视化人机交互设备1、可编程控制器2、变频器3、电机4及机械组合5和指令收发装置6；所述的可视化人机交互设备1和可编程控制器2、变频器3和指令收发装置6通过总线连接，电机4与机械组合5传动连接，可编程控制器2和机械组合5间通过信号电缆连接来传输状态信号，变频器3和电机4之间除动力电缆连接外还有编码器信号的连接电缆；可视化人机交互设备1用于接收传输操作人员的操作指令并显示设备状态及参数；可编程控制器2综合判断操作指令和检测机械组合设备状态，经过高速运算，然后发出控制指令；变频器3则按照可编程控制器2的指令去驱动电机4来满足当前工况所需的指标值，同时监测电机的速度，规格化后和其它参数一并传输给PLC；机械组合5最终完成送钻功能并将实时参数反馈给可编程控制器2；指令收发装置6用来对人机交互设备1指令的接收和发送过程。
如图2所示，为石油钻机多模式自动送钻控制方法原理框图，操作指令由人机交互设备1输入，指令收发装置6内的接收指令60单元接收的指令后，结合状态反馈64单元、变频器输出执行66单元反馈的信息，经过综合判断61单元的综合判断，再将判断结果经过高速运算62单元的高速运算，然后通过发出指令63单元发送指令给下一级设备-变频器，变频器通过接收指令68单元接收到指令后，指令处理67单元对指令处理完成后，通过输出执行66单元输出给执行机构65，同时将其状态参数反馈给综合判断61单元，状态反馈64单元将所有的机械状态参数反馈给综合判断61单元和人机交互设备1，用于PLC综合判断控制和参数的实时显示。
如图3所示，基于钻机多模式自动送钻控制系统的自动送钻控制方法，该方法步骤如下：
（1）启动自动送钻功能：用户通过人机交互设备1来启动自动送钻功能。该功能的启动只能在此人机交互设备1手动启动，但停止该功能的方式除本地人机交互设备1手动停止外，传感器故障、绞车手柄不在零位等情况下可编程控制器2自动停止自动送钻功能；
（2）判断自动送钻时所需传感器有无故障：可编程控制器2根据传感器的故障位状态来判断传感器有无故障，可编程控制器2会从启动到整个运行过程中随时判断传感器的工作状态，若送钻所需传感器有故障，可编程控制器2则跳转至复位自动送钻模式，若传感器没有故障，则可编程控制器2进入偏差清零步骤。
（3）偏差清零：一旦自动送钻功能成功启动，可编程控制器2会自动将偏差清零，用户也可以在人机交互设备1进行手动偏差清零；
（4）判断自动送钻组合模式：可编程控制器2判断人机交互设备1上所选择的组合模式，若是只选择了恒速度或恒钻压或恒立管压力单送钻模式，则计算偏差给定值，若是选择了恒速度、恒钻压、恒立管压力中的至少两种以上的多送钻模式组合，可编程控制器2则进一步判断确定主、从送钻模式；
（5）判断自动送钻组合模式中的主从关系：可编程控制器2根据人机交互设备1主从模式的任意选择，判断确定一种送钻模式为主模式，其余则为从模式；
（6）分别计算主、从模式的偏差值：可编程控制器2根据步骤5的判断结果来分别计算主、从模式的实际值和给定值之间的偏差值，作为后续控制的依据；
（7）判断主模式偏差的值：可编程控制器2若判断主模式偏差的值已经大于等于零，则将偏差给定值直接清零，若判断主模式偏差的值小于零，则进一步判断从模式变差的值；
（8）判断从模式偏差的值：可编程控制器2若从模式偏差值已经大于等于零，则将偏差给定值直接清零，若判断从模式偏差的值小于零，则将主偏差作为综合判断后的偏差给定值；
（9）将综合判断后的偏差作为给定值：可编程控制器2将主偏差作为给定值，输入到PID调节器的给定通道；
（10）PID计算：可编程控制器2根据控制系统的给定值、反馈值和数学模型，进行PID计算，将计算结果直接作为变频器3的给定；
（11）给变频器给定通道：可编程控制器2将PID输出送给变频器3给定通道，变频器3进行内部计算后，输出功率到电机4去驱动机械组合5，然后返回到传感器故障判断，进行循环操作；
（12）循环判断：可编程控制器2循环判断，判断单模式送钻是的偏差，若偏差大于等于零，则直接将0给PID调节器，若小于零，则将计算偏差给定值输入到PID调节器，单送钻模式时的偏差、多模式送钻时主或从偏差大于等于零，偏差给定值都会清零；
（13）随时判断手柄零位信号：可编程控制器2的此步骤伴随整个自动送钻过程，作为自动解除自动送钻功能的条件，一旦绞车手柄不在零位，则复位自动送钻模式。
石油钻机多模式自动送钻控制方法及其控制方法中，三种送钻模式可以任意组合使用，当使用者选择两种或两种送钻模式组合使用时，系统会安装最常用的组合自动分配一种主模式，其余为从模式，使用者也可以按照当前的工矿自主选择一个主模式，其余模式相应变为从模式，在整个自动送钻过程中，系统会随时判断操作手柄位置，若手柄离开零位，系统则自动复位所有自动送钻模式，变为速度控制模式。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.石油钻机多模式自动送钻控制方法，其特征在于：所述的该方法的送钻模式包括恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式，在该方法中使用的工况模式为单模式使用或者是择其一为主模式、择其它为从模式的主从模式使用；所述的单模式为恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式中的一种工况模式；所述的主从模式为恒速度、恒钻压、恒立管压力三种送钻模式中择其一为主模式、择其它从模式的工况模式，所述的主从模式工况下系统根据工况自动分配一种主从关系或根据习惯、特殊要求随时更改主从关系，主模式工况在送钻过程中为主导地位，而从模式工况为辅助和保护的地位；
该方法按照下述步骤进行：
1）启动自动送钻功能：用户通过人机交互设备来启动自动送钻功能，该功能的启动只能在此人机交互设备手动启动，但停止该功能的方式除本地人机交互设备手动停止外，传感器故障、绞车手柄不在零位的情况下可编程控制器自动停止自动送钻功能；
2）判断自动送钻时所需传感器有无故障：可编程控制器根据传感器的故障位状态来判断传感器有无故障，可编程控制器会从启动到整个运行过程中随时判断传感器的工作状态，若送钻所需传感器有故障，可编程控制器则跳转至复位自动送钻模式，若传感器没有故障，则可编程控制器进入偏差清零步骤；
3）偏差清零：若自动送钻功能成功启动，可编程控制器自动将偏差清零，用户在人机交互设备进行手动偏差清零；
4）判断自动送钻组合模式：可编程控制器判断人机交互设备上所选择的组合模式，若是只选择了恒速度或恒钻压或恒立管压力单模式送钻，则计算偏差给定值，若是选择了恒速度、恒钻压、恒立管压力中的至少两种以上的多送钻模式组合，可编程控制器则进一步判断确定主、从送钻模式；
5）判断自动送钻组合模式中的主从关系：可编程控制器根据人机交互设备主从模式的任意选择，判断确定一种送钻模式为主模式，其余则为从模式；
6）分别计算主、从模式的偏差值：可编程控制器根据步骤5）的判断结果来分别计算主、从模式的实际值和给定值之间的偏差值，作为后续控制的依据；
7）判断主模式偏差的值：可编程控制器若判断主模式偏差的值已经大于等于零，则将偏差给定值直接清零，若判断主模式偏差的值小于零，则进一步判断从模式偏差的值；
8）判断从模式偏差的值：可编程控制器若判断从模式偏差值已经大于等于零，则将偏差给定值直接清零，若判断从模式偏差的值小于零，则将主模式偏差作为综合判断后的偏差给定值；
9）将综合判断后的偏差作为给定值：可编程控制器将主模式偏差作为给定值，输入到PID调节器的给定通道；
10）PID计算：可编程控制器根据控制系统的给定值、反馈值和数学模型，进行PID计算，将计算结果直接作为变频器的给定；
11）给变频器给定通道：可编程控制器将PID输出送给变频器给定通道，变频器进行内部计算后，输出功率到电机去驱动机械组合，然后返回到传感器故障判断，进行循环操作；
12）循环判断：可编程控制器循环判断，判断单模式送钻的偏差，若偏差大于等于零，则直接将0给PID调节器，若小于零，则将计算偏差给定值输入到PID调节器，单模式送钻时的偏差、多模式送钻时主或从偏差大于等于零，偏差给定值都会清零；
13）随时判断手柄零位信号：可编程控制器的此步骤伴随整个自动送钻过程，作为自动解除自动送钻功能的条件，一旦绞车手柄不在零位，则复位自动送钻模式。
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105545280B (zh) * | 2016-02-26 | 2018-07-27 | 中石化四机石油机械有限公司 | 一种钻井操作流程集成控制的系统及装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994024407A1 (en) * | 1993-04-19 | 1994-10-27 | Bobbie Joe Bowden | Automatic drilling system |
| CN201071712Y (zh) * | 2007-08-31 | 2008-06-11 | 西安睿科工业设备有限公司 | 数字式综合自动送钻系统 |
| CN101382068A (zh) * | 2007-09-06 | 2009-03-11 | 北京四利通控制技术有限公司 | 伊顿刹车自动送钻系统 |
| CN102305059A (zh) * | 2011-06-28 | 2012-01-04 | 四机赛瓦石油钻采设备有限公司 | 一种石油钻机的自动控制系统及其控制方法 |
| CN102996111A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-03-27 | 四川宏华石油设备有限公司 | 一种石油钻机液压马达多功能自动送钻系统 |
| CN202866781U (zh) * | 2012-10-30 | 2013-04-10 | 西安宝德自动化股份有限公司 | 四恒自动送钻控制系统 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994024407A1 (en) * | 1993-04-19 | 1994-10-27 | Bobbie Joe Bowden | Automatic drilling system |
| CN201071712Y (zh) * | 2007-08-31 | 2008-06-11 | 西安睿科工业设备有限公司 | 数字式综合自动送钻系统 |
| CN101382068A (zh) * | 2007-09-06 | 2009-03-11 | 北京四利通控制技术有限公司 | 伊顿刹车自动送钻系统 |
| CN102305059A (zh) * | 2011-06-28 | 2012-01-04 | 四机赛瓦石油钻采设备有限公司 | 一种石油钻机的自动控制系统及其控制方法 |
| CN202866781U (zh) * | 2012-10-30 | 2013-04-10 | 西安宝德自动化股份有限公司 | 四恒自动送钻控制系统 |
| CN102996111A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-03-27 | 四川宏华石油设备有限公司 | 一种石油钻机液压马达多功能自动送钻系统 |
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