集成式修井机自动化控制过程研究

发布时间：2018-03-23 19:02

  本文选题：不压井修井机　切入点：控制系统　出处：《沈阳工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：针对辽河油田坳陷中深层稠油进入到中、后期的开采阶段,井下土质结构、气体介质难以测定,造成石油的开采难度逐渐加大,并且以往的修井机装置技术含量少、自动化程度低、开采效率低、工作劳动量大、设备及人身安全性差和维修复杂等缺陷,故此,急需研制一种先进的技术和功能性强的控制系统,提高修井机装置的自动化水平,增加钻采工作过程中设备的安全、可靠性,改善设备整体的性能。本文是在不压井作业技术的基础上,对集成式修井机自动化过程控制进行分析与研究。经过将车载系统与不压井修井机装置结合改善设备一体化,引入高温防喷器装置改变设备带压作业方式,安装机械手装置加强设备的自动化水平,通过控制系统将设备中不同作用的装置统一控制,按照各装置功能实行对应控制操作,此外,在整个修井设备上安装先进的液压元件、电气元件、传感器及监测仪表等辅助装置,以提高设备的作业效率、自动化水平和安全可靠性能。将修井机设备分为起升系统、强制起下系统、井架系统及接送管柱机械手系统等部分,对各系统内的执行元件(液压装置及电气装置)作业过程中的控制原理进行详细分析,以强制起下系统内的卡瓦夹紧液压缸为对象,根据夹紧力、工作压力等条件选取液压缸型号,并分析液压缸活塞的强度与弯曲应力,采用MATLAB软件,运用数字PID控制算法理论,仿真油缸的流量与压力方程正弦阶跃曲线,得到最适合的PID参数,在Simulink环境下从卡瓦夹紧液压缸的启动速度变化情况和平稳运作速度变化情况,对加入PID控制前与后的运动过程进行仿真分析,通过比较改善液压缸系统的性能,此外,对为液压装置提供动力的液压泵站的结构、功能及辅助装置进行研究。在接送管柱机械手系统中,根据机械手的运动过程选取适合的PLC控制,通过PLC程序控制机械手操作,研究PLC控制器的输入/输出信号的I/O地址,并设计合理的控制芯片。最后,根据修井机装置的现场工作环境和工艺要求,研究控制室的控制椅、视野及视线、环境、显示监测系统与控制操作系统的结构与功能。
[Abstract]:In view of the middle and deep heavy oil in Liaohe Oilfield depression entering into the middle and middle stage, the structure of underground soil and gas medium are difficult to determine in the later stage of exploitation, which makes the exploitation of oil gradually more difficult, and the technical content of the workover rig in the past is less. Such defects as low automation, low mining efficiency, large amount of work, poor equipment and personal safety and complex maintenance, etc., therefore, it is urgent to develop an advanced technology and a strong functional control system to improve the automation level of the workover machine. Increase the safety and reliability of the equipment during drilling and production operation, improve the overall performance of the equipment. The automatic process control of integrated workover machine is analyzed and studied. Through the integration of vehicle system and workover device, the high temperature blowout preventer is introduced to change the operation mode of equipment with pressure. The installation of manipulator equipment strengthens the automation level of the equipment, unifies the devices with different functions in the equipment through the control system, and carries out corresponding control operations according to the functions of the devices. In addition, advanced hydraulic components are installed on the whole workover equipment. Auxiliary devices such as electrical components, sensors and monitoring instruments to improve the working efficiency, automation level and safety and reliability of the equipment. The workover equipment is divided into lifting system, forced lifting system, In the part of Derrick system and manipulator system, the control principle of actuators (hydraulic device and electrical device) in each system is analyzed in detail, and the object is to force the clamping cylinder in the system. According to the clamping force and working pressure, the hydraulic cylinder model is selected, and the strength and bending stress of the cylinder piston are analyzed. The sinusoidal step curve of the flow and pressure equation of the cylinder is simulated by using the MATLAB software and the digital PID control algorithm theory. The most suitable parameters of PID are obtained. The change of starting speed and steady operating speed of clamped cylinder under Simulink environment is obtained. The motion process before and after adding PID control is simulated and analyzed. By comparing and improving the performance of the hydraulic cylinder system, in addition, the structure, function and auxiliary device of the hydraulic pump station which provides the power for the hydraulic device are studied. According to the motion process of the manipulator, the appropriate PLC control is selected, and the manipulator operation is controlled by PLC program. The I / O address of the input / output signal of the PLC controller is studied, and a reasonable control chip is designed. According to the working environment and technological requirements of workover machine, the structure and function of control chair, visual field and line of sight of control room, environment, display monitoring system and control operating system are studied.
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE938

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本文编号：1654766