通井作業(yè)安全控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、通井作業(yè)是在現(xiàn)代石油鉆井全過程中一項重要的后續(xù)維護(hù)工作，其主要目的是對鉆井后殘留粘附在套管內(nèi)壁上的固體物質(zhì)，如鋼渣、毛刺、固井殘留水泥等進(jìn)行疏通清理，同時也可以對彎曲變形以及破損的套管進(jìn)行檢查、修正，以保證后續(xù)下入各類鉆具的過程能夠順利進(jìn)行。傳統(tǒng)的通井作業(yè)依靠通井機(jī)或修井機(jī)作為其基本的施工工具，同時配備絞車控制系統(tǒng)來對通井設(shè)備的速度、轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制。但是，市場上目前廣泛使用的通井機(jī)的絞車控制仍處在人工控制階段，且由于傳統(tǒng)通井機(jī)復(fù)雜的操作規(guī)

2、程、眾多的表盤儀器等增加了人工操作的難度，降低了生產(chǎn)效率，同時也無法準(zhǔn)確地滿足通井作業(yè)所規(guī)定的游車速度和位置，從而為生產(chǎn)過程埋下安全隱患。
　　本文結(jié)合了當(dāng)今工業(yè)自動化的發(fā)展方向，參考了國內(nèi)外先進(jìn)的自動化控制技術(shù)，根據(jù)通井作業(yè)運(yùn)行的特點(diǎn)和需求，研制了一種基于PLC的通井作業(yè)安全控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對通井機(jī)運(yùn)行的輔助控制，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)通井作業(yè)人工控制的不精確、操作繁雜、效率低、安全性差等缺點(diǎn)。本文的主要工作如下：
　　首先，在分析了

3、通井作業(yè)運(yùn)行控制的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合通井作業(yè)的運(yùn)行特性和功能需求，提出了基于PLC的通井作業(yè)安全控制系統(tǒng)的總體方案：以現(xiàn)場速度\張力等傳感器完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，以PLC可編程控制器為核心控制部件，采用人機(jī)交互的前臺監(jiān)測系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)監(jiān)測的平臺，采用基于Profinet總線標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)負(fù)責(zé)各功能單元之間的網(wǎng)絡(luò)通信。在確定系統(tǒng)總體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，總體規(guī)劃了通井作業(yè)安全控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的軟件功能。
　　其次，對系

4、統(tǒng)研發(fā)過程中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究：
　?、偬岢隽艘环N通井機(jī)速度的開環(huán)迭代自學(xué)習(xí)控制方法，利用系統(tǒng)每一次運(yùn)行的輸出信息來優(yōu)化下一次的系統(tǒng)運(yùn)行，并經(jīng)過有限次重復(fù)迭代計算使通井機(jī)速度曲線收斂于系統(tǒng)設(shè)定的期望速度曲線，使其獲得良好的運(yùn)行特性，滿足了系統(tǒng)速度設(shè)計的要求。
　?、谔岢隽艘环N基于參數(shù)索引的前臺系統(tǒng)軟件動態(tài)配置方法，以建立參數(shù)索引的方法來實(shí)現(xiàn)參數(shù)的動態(tài)配置，提高了參數(shù)的配置效率。
　　最后，在確定了系統(tǒng)框架