CN113541162A - 牵引器用井下负载动态平衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引器用井下负载动态平衡方法，采集牵引器电机的当前工作电压U、当前工作电流I、当前工作转速N及当前PWM占空比d，以及当前井下张力f；计算调整系数K₂＝9550×U×I×K₁/(100×N×R)，K₁为牵引器减速比、R为牵引器的牵引轮半径；当|Δf/f|>5％时，根据公式d+(Δf/100K₂)计算新的PWM占空比d1，牵引器电机根据新的PWM占空比d1调整电机工作参数，其中，Δf张力增量平均值。通过采集测量参数，动态感知牵引器运行状况，计算新的PWM占空比，获得与负载相匹配的动力输出，减少牵引器部件损耗，提高作业效率和作业成功率。

Description

牵引器用井下负载动态平衡方法

技术领域

本发明涉及石油工程设备开发技术领域，具体涉及一种牵引器用井下负载动态平衡方法。

背景技术

作为井筒动力输送工具的牵引器，主要作用是在水平井井筒环境下，输送各种井下工具到达目的位置，完成既定的工程作业任务。牵引器在输送过程中，对电机功率的输出一般采用恒定参数控制方法。由于牵引器及工具受到井筒倾斜角度、井筒周边杂物、井筒摩擦系数等环境因素影响，导致牵引器牵引负载发生变化，需对电机输出功率进行调整。而牵引器既有的工作方式无法满足不同状态下功率调整的需求。不合理的动力输出，不仅加剧了牵引器功能部件的磨损，甚至会影响输送作业的作业效率和成功率。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的问题，提供一种能动态感知牵引器运行状况切动态调整电机输出功率的牵引器用井下负载动态平衡方法。

为实现上述目的，本发明所设计的牵引器用井下负载动态平衡方法具体为：

1)当牵引器进入水平段开始牵引并稳定工作后，采集牵引器电机的当前工作电压U、当前工作电流I、当前工作转速N及当前PWM占空比d，以及当前井下张力f；

2)根据步骤1)中当前工作电压U、当前工作电流I、当前工作转速n计算调整系数K₂，即K2＝9550×U×I×K1/(100×N×R)，其中，K₁为牵引器减速比、R为牵引器的牵引轮半径；

3)当|Δf/f|>5％时，根据公式d+(Δf/100K₂)计算新的PWM占空比d1，牵引器电机根据新的PWM占空比d1调整电机工作参数，其中，Δf张力增量平均值。

进一步地，所述步骤3)中，Δf的具体计算过程为：

连续测量n次井下张力，分别为f₁、f₂、……、f_n，即Δf＝(f₁+f₂+……+f_n-n×f)/n，(通常n＝5)。

进一步地，所述步骤2)中，K₂＝9550×U×I×K₁/(100×N×R)具体计算过程为：

电机输出功率P＝U×I×d；

牵引器输出扭矩T＝(9550×P/N)×K₁，K1为牵引器减速比；

又T＝F×R，即F＝T/R，F为牵引器输出牵引力，R为牵引器的牵引轮半径；

将F＝T/R带入公式K₂＝F/(d×100)计算得出K2＝9550×U×I×K1/(100×N×R)，K₂为调整系数。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过采集测量参数，动态感知牵引器运行状况，计算新的PWM占空比，获得与负载相匹配的动力输出，减少牵引器部件损耗，提高作业效率和作业成功率。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

牵引器用井下负载动态平衡方法具体如下：

1)牵引器进入水平段开始牵引并稳定工作后，采集牵引器电机的当前工作电压U、当前工作电流I、当前工作转速n及当前PWM占空比d，以及当前井下张力f；

2)根据步骤1)中当前工作电压U、当前工作电流I、当前工作转速N计算调整系数K₂，即K₂＝9550×U×I×K₁/(100×N×R)，其中，K₁为牵引器减速比、R为牵引器的牵引轮半径；

3)当|Δf/f|>5％时，根据公式d+(Δf/100K₂)计算新的PWM占空比d1，牵引器电机根据新的PWM占空比d1调整电机工作参数，其中，Δf张力增量平均值；

Δf的具体计算过程为：

连续测量n次井下张力，分别为f₁、f₂、……、f_n，即Δf＝(f₁+f₂+……+f_n-n×f)/n，通常n取5。

当井筒环境变化或负载情况发生变化时，导致牵引器测得的井下张力数据发生变化。当井下张力变化幅度到达一定级别时，则与正常牵引力进行叠加，计算新的PWM占空比，牵引器电机根据新的PWM占空比d1调整电机工作参数。

K₂＝9550×U×I×K₁/(100×N×R)具体计算过程如下：

电机输出功率P＝U×I×d；

牵引器输出扭矩T＝(9550×P/n)×K₁，K1为牵引器减速比；

又T＝F×R，即F＝T/R，F为牵引器输出牵引力，R为牵引器的牵引轮半径；

将F＝T/R带入公式K₂＝F/(d×100)计算得出K₂＝9550×U×I×K₁/(100×N×R)，K₂为调整系数。

本发明已应用于江汉系列牵引器中，在页岩气测井、射孔等工程施工中得到成功应用。特别在长宁工区井眼轨迹上翘的水平井中，采用本发明井下负载动态平衡方法的牵引器在井眼轨迹复杂，负载情况多变的情况下，通过动态调整牵引器输出功率，有效克服了阻力变化剧烈、牵引器下滑等工程难题，成功完成16井次的牵引器射孔任务。

Claims (3)

1.一种牵引器用井下负载动态平衡方法，其特征在于：所述井下负载动态平衡方法具体为：

1)当牵引器进入水平段开始牵引并稳定工作后，采集牵引器电机的当前工作电压U、当前工作电流I、当前工作转速N及当前PWM占空比d，以及当前井下张力f；

2)根据步骤1)中当前工作电压U、当前工作电流I、当前工作转速n计算调整系数K₂，即K₂＝9550×U×I×K₁/(100×N×R)，其中，K₁为牵引器减速比、R为牵引器的牵引轮半径；

3)当|Δf/f|>5％时，根据公式d+(Δf/100K₂)计算新的PWM占空比d1，牵引器电机根据新的PWM占空比d1调整电机工作参数，其中，Δf张力增量平均值。

2.根据权利要求1所述牵引器用井下负载动态平衡方法，其特征在于：所述步骤3)中，Δf的具体计算过程为：

连续测量n次井下张力，分别为f₁、f₂、……、f_n，即Δf＝(f₁+f₂+……+f_n-n×f)/n。

3.根据权利要求1所述牵引器用井下负载动态平衡方法，其特征在于：所述步骤2)中，K₂＝9550×U×I×K₁/(100×N×R)具体计算过程为：

电机输出功率P＝U×I×d；

牵引器输出扭矩T＝(9550×P/N)×K₁，K₁为牵引器减速比；

又T＝F×R，即F＝T/R，F为牵引器输出牵引力，R为牵引器的牵引轮半径；

将F＝T/R带入公式K₂＝F/(d×100)计算得出K₂＝9550×U×I×K₁/(100×N×R)，K₂为调整系数。