[发明专利]智能司钻钻机控制系统

摘要

本发明提供一种智能司钻钻机控制系统，包括钻井参数获取模块、钻井转速最优化控制系统、钻井钻压最优化控制系统、钻井顶驱/转盘电驱动控制系统和自动送钻交流变频控制系统。优点为本系统对钻柱运动进行建模，考虑到钻头速度和摩擦扭矩关系及转盘转动惯量相关因素等，进而可以对井下粘滑及其它复杂振动现象进行有效的抑制，并根据钻井工艺要求，采集实时钻井数据，对给定转速与输出转速、给定钻压与输出钻压偏差进行自我优化补偿，进而使偏差趋于零，从而对转速和钻压进行最优化控制，降低钻井成本，提高钻井效益。

主权项

一种智能司钻钻机控制系统，其特征在于，包括：钻井参数获取模块，用于在钻井过程中，实时获得当前钻压值、当前钻柱顶部转速w1、钻具属性信息以及地层参数；钻井转速最优化控制系统，所述钻井转速最优化控制系统用于预建立钻柱运动模型；然后，运行所述钻柱运动模型，向所述钻柱运动模型中输入所述钻井参数获取模块所获取到的当前钻柱顶部转速w1、钻具属性信息以及地层参数，所述钻柱运动模型根据钻井工艺要求和地层变化自动对钻头转速进行最优化调整，得到最优钻头转速值；钻井钻压最优化控制系统，所述钻井钻压最优化控制系统用于预建立钻压优化动态模型，所述钻压优化动态模型是以成本为目标，涵盖钻头磨损和机械钻速的目标函数，以所述钻井参数获取模块所获取到当前钻压值、当前钻柱顶部转速w1、钻具属性信息以及地层参数为输入，使用优化算法进行优化，使实际钻井中钻压根据钻井工艺要求和地层变化自动作出最优化调整，得到最优钻井钻压值；钻井顶驱/转盘电驱动控制系统，所述钻井顶驱/转盘电驱动控制系统以所述钻井转速最优化控制系统得到的所述最优钻头转速值作为负反馈补偿给定，比较实际钻头转速值与最优钻头转速值的偏移度，当实际钻头转速值与最优钻头转速值的偏移度达到设定阈值时，根据偏移度产生顶驱/转盘转速的调节量控制指令，并将所述调节量控制指令作用于顶驱变频器，顶驱变频器调节顶驱转盘电机的转速，使其输出优化顶驱/转盘转速值；自动送钻交流变频控制系统，所述自动送钻交流变频控制系统以所述钻井钻压最优化控制系统得到的所述最优钻井钻压值作为负反馈补偿给定，比较实际钻井钻压值与最优钻井钻压值的偏移度，当实际钻井钻压值与最优钻井钻压值的偏移度达到设定阈值时，根据偏移度产生送钻变频器状态调节量控制指令，并将所述状态调节量控制指令作用于送钻变频器，送钻变频器调节交流变频送钻电机的工作状态，使其输出优化钻井钻压值。