中国石化中原石油工程公司钻井二公司 河南濮阳 457000
摘要：由于对钻速和扭矩的控制不足以及钻进中的大波动，传统的钻床在钻进时的操纵精度差。因此，有必要应对以前的油钻的自动钻孔速度和扭矩。改进了管理方法。首先，谈谈自动控制方法对石油钻机的钻速和扭矩的重要性。其次，探讨室友钻井机械钻速扭矩自动控制方法中存在的问题，最后研究自动控制石油钻机的钻速和扭矩的常用方法。
关键词：石油钻井；钻速扭矩；自动控制
自动控制石油钻机的钻速和扭矩意味着钻机（使用旋转钻探方法）不依赖钻机来适应正常的钻探过程，而是根据钻探过程的要求，以便钻探设备可以在给定条件下进行钻探。这里提到的条件是指重量，速度，扭矩等。石油钻井平台的井眼和自动控制的ROP扭矩可保持稳定的钻井条件。连续钻井压力钻井在国内外广泛使用。由于钻井是钻井过程中最重要的功能之一，因此自动钻井速度和牵引力控制设备的开发在实现钻井自动化的历史项目中具有非常重要的地位。
一、石油钻井机械钻速扭矩自动控制方法的意义
采用自动控制石油钻机的钻孔速度和扭矩的原因是由于传统的手动控制进给钻机的缺点：司钻长时间注意力集中，例如查看重量表以及钢丝绳的释放以及经常的起重和降低体力劳动，并且非常累，因此不可避免地必须进行钻孔或停止事故，钻孔是不安全的。钻头的手刹控制进给是间歇性的，特别是由于每个钻头的技术水平不同并且人与人之间的钻探质量也不同，这直接影响到钻头的质量。手动进给钻眼的井眼质量差，岩心抽出率低，并且容易发生井眼偏差和永久性钻井事故。当钻头控制进给时，它会根据经验进行操作，这会导致钻头的承重发生很大变化，加速钻孔的磨损并缩短钻孔寿命。
随着微型计算机技术的发展和普及以及力学，电力和液压技术的融合，钻井技术已朝着高效率的方向逐步发展，高精度，低人工和高自动化。作为钻机的自动部件，石油钻机的自动钻速和牵引控制设备已在国外，特别是在美国广泛使用。近年来，由于钻井和熔炼技术的不断发展和创新，对钻井速度和质量提出了更高的要求。特别是在引入四合一钻头之后（插入齿，垫片，滑动部件，喷嘴之后），大大提高了钻头的使用寿命，并相应地延长了钻头的工作时间。此时，如何确保钻孔过程安全可靠，不打滑，停止钻孔等，有必要要求钻孔设备配备控制装置钻机的自动钻孔速度和牵引力，从而可以释放大量的体力劳动。这也是钻井技术的必然发展。
二、现阶段石油钻井机械钻速扭矩自动控制方法存在的不足
（一）控制方法
建立精确的数学模型是控制系统分析和设计的基础。目前石油钻机自动牵引控制装置采用的控制方法是线性终控。众所周知，岩石类型、泥浆性质、壁面阻力和制动装置都会影响物体的重量。对于矿山中许多已知或未知的元素，很难建立精确的数学模型。石油钻机在使用过程中存在许多不确定因素。这种管理方法对管理改进的影响有限。
（二）控制参数
当前具有机械钻速和自动控制扭矩的石油钻探只能根据给定的钻头每件重量执行连续的钻头重量钻探，而其他钻探尺寸则不是优选的。不可能根据地层的变化来改变每件的比重，因此钻井性能，钻井成本，钻井速度等指标不是最佳值，也不是最经济的方法。
（三）控制机构与执行结构的接口
石油钻机的当前钻速和自动控制装置由控制系统控制，以调节皮带制动器的密度，以实现每件重量的连续钻探。
因此，必须在控制元件和皮带制动器之间调节动力装置，信号用于制动杆运动转换器，通常是一组机械硬件。由于结构复杂，安装困难，使用不便，精度低以及运输过程中零件容易丢失，这种“机械接口”已成为将自动钻孔技术应用于钻孔机的主要障碍。
（四）参数反馈
当前的用于石油钻机的钻井速度和扭矩的自动控制设备缺乏一套用于参数的响应和处理系统。该系统完全致力于自动控制钻井的开发，并且也是石油行业使用微机参与最佳管理实施的重要组成部分。
三、石油钻井机械钻速扭矩自动控制方法的发展
（一）智能控制技术
管理理论自20世纪40年代诞生以来，经历了古典管理理论和现代管理理论两个发展阶段。目前正处于智能管理理论阶段。几千年来，经典管理和现代管理逐渐发展，解决了许多技术管理问题。众所周知，经典管理理论和现代管理理论都需要为控制系统建立精确的数学模型，然后使用传递函数（经典管理）或状态方程（现代管理）进行控制，然后分析和设计系统。但是，随着科学技术的飞速发展，对工业过程管理的要求越来越高，不仅需要精确的控制，还需要更好的实时控制和控制变量。独立。另外，要管理的工业过程变得越来越复杂。严重的非线性和过程不确定性意味着许多系统无法通过数学模型准确描述。在这种情况下，很难使用传统的管理方法（经典管理方法和现代管理方法）来实现高效，准确的系统管理。随着计算技术的飞速发展，人工智能已经成为一门新兴的学科。
（二）神经网络技术
神经系统的特征表明，它与非线性复杂控制系统中的线性系统中的传递功能具有相同的作用。从管理的角度，寻找具有高可靠性，适应性，智能性和简单性的管理理论和方法，以满足管理具有高维度，非线性，高干扰，不确定性和构建模式要求，未知的复杂系统的要求时间和快速变化一直是监视行业的目标。神经网络的好处无疑会给人们带来新的想法和选择。基于卫星网络的神经递质控制是实现智能管理的途径之一。
（三）模糊控制技术
多年来，模糊控制在工业过程，家用电器和高科技领域中的应用取得了一系列成功，并证明了充分利用模糊控制方法的重要性。由于现代控制系统的高度复杂性，测量的不准确性，系统操作系统的不确定性以及对管理指标的要求的不断提高，人们对基于精确模型的管理理论提出了质疑。在过去的十年中，由于人工智能，微计算机技术，神经网络理论，信息科学和非线性科学的飞速发展，Wiener网络将大多数科学家提升到一个新的水平。在管理，计算机科学，神经生理学和信息科学领域密切合作，模仿和整合人工智能，并开启智能管理的新篇章。模糊管理是基于模糊污染理论，模糊语言变量和模糊逻辑的非线性智能管理。它已与神经网络，遗传算法等新学科相集成，并具有强大的应用潜力。
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