垂直钻井系统中央控制器设计

2 0 1 2年 第 2 6卷 第 1期 石 油 仪 器 P ETRoLEUM I NS TRUM E NI S · 开 发设 计 · 垂直钻井系统中央控制器设计 吴文晋 梁 军 白玉新 解 庆 张 博 ( 航 天科技集 团第十八研究所 北京) 摘 要 ：石 油钻探 中 ，在 高陡 构造 、断层 、盐层 等地 质 情况下 ，容 易 出现 井斜 角过 大问题 。垂 直钻 井 系统是一 种具 有主 动防斜 能力的 自动化 井斜控 制 系统 ， 将 井下 测斜和 纠 偏技 术结合 在一 起 ，实现钻 进过 程 中井斜 角 自 动 测量和 纠偏 垂直 钻 井 系统 中央控 制 器， 是 垂直 钻 井 系统 实现 井下 自动化控 制 的核 心 电子模 块 ， 主要 功 能 包括 读取 测斜 模块 测量 的井斜 和 高边 工具 面角信 息 ，通过 预先 设 定的控 制 策略 ，控 制 液压 执行 器 的开启和 关闭，从 而 实现 系统的纠斜 功 能 ；同时 中央控 制 器具 有 记 录井下 数据 、 同地 面设备通 信 、 系统 自捡和 现 场调 试等 功 能。下井 实验 证明 了中控 设计 的合 理性 。 关 键 词 ：垂 钻 系统 ；控 制 器设 计 ；控 制 策略 中图法分类 号 ：T E 2 4 3 文献标识码 ：B 文 章编号 ：1 0 0 4 ． 9 1 3 4 ( 2 0 1 2 ) 0 1 - 0 0 0 5 — 0 3 0 引 言 垂直钻井系统 ( 以下简称垂钻系统)是石油钻井 行业 中新兴发展起来的 自 动纠偏系统， 能够在井下钻 进状态下控制井斜 。国外近年来研制 了 V D S 、S D D 、 V e r t i t r a k等垂钻系统，但由于技术保密 的需要，一直 以来各大公司对我国仅提供技术服务，价格 昂贵⋯ 。 随着我 国石油工业的发展， 我国迫切需求拥有 自主知 识产权的垂钻设备 。 1 垂直钻 井系统 简介 垂直钻井系统 中央控制器简称中控， 是垂钴系统 的核心部件之一 。 垂钻系统主要由电子单元和液压执 行器组成，电子单元负责测量井斜和控制功能，液压 执行器能够推挤井壁，实现系统纠偏功能。中控将测 斜模块和液压执行器连接在一起， 利用测斜模块提供 的井斜信息， 控制液压执行器工作。 根据预先设定的 控制策略来控制液压执行器的各个电磁 阀的开启和关 闭，电磁阀开启后，执行器的滑块在液压的压力下推 靠井壁，改变钻进方向，从而实现纠斜功能_ 2 J 。同时 中控也是垂钻系统和地面设备交流......