[发明专利]一种消除钻柱粘滑振动的控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种消除钻柱粘滑振动的控制系统及方法，其方法的步骤如下：S1、在参数初始化后对钻柱参设进行设置；S2、当参数粘滑振动指示SSI达到一定值时，启动抗粘滑振动系统；S3、根据参数粘滑振动指示SSI的大小，设置相应的预防系统；S4、产生粘滑振动后根据变频器VFD反馈回的实际速度与电机的给定速度进行比较，经过PI调节控制器调节，附加一个扭矩到变频器VFD速度调节器输出后，通过变频器来控制电机的转速，从而使钻头脱离粘滑区域。能够有效地降低粘滑振动的振幅或者消除粘滑振动，减轻了钻柱的疲劳破坏程度，降低了因为钻柱疲劳发生井下事故的概率；具有可使钻头快速远离粘滑振动区域、提高钻速、降低钻井成本和提高钻井效率等优点。

主权项

1.一种消除钻柱粘滑震动的控制方法，其特征在于：所述方法的步骤如下：S1、在参数初始化后对钻柱参数进行设置；所述S1的具体步骤如下：S11、参数初始化后选择或者输入钻柱的参数；S12、观察判断粘滑振动周期Tss与扭矩振动周期是否一致；S13、如果不一致，则调整粘滑振动周期Tss直到与扭矩振动周期一致；S14、如果一致，可编程控制器PLC通过钻柱参数和粘滑振动周期Tss计算PI调节控制器的P值和I值；所述的P值和I值的计算公式如下：其中，ξ表示钻柱的特性阻抗，a表示预防参数0～100％，ω_s表示粘滑振动角频率，J_TD表示顶驱转动惯量；S2、当参数粘滑振动指示SSI达到一定值时，启动抗粘滑振动系统；S3、根据参数粘滑振动指示SSI的大小，设置相应的预防系统；S4、产生粘滑振动后根据变频器VFD反馈回的实际速度与电机的给定速度进行比较，经过PI调节控制器调节，附加一个扭矩到变频器VFD速度调节器输出后，通过变频器VFD来控制电机的转速；或者根据变频器VFD反馈回的实际扭矩，经过PI调节控制器反运算，附加一个速度到变频器VFD速度调节器输入前，通过变频器VFD来控制电机的转速；从而使钻头脱离粘滑区域。