本文選題：絞車升沉補償 + 半主動式�。� 參考：《中國石油大學(華東)》2015年碩士論文

【摘要】：深海鉆井平臺一般為浮式或半潛式平臺,受海浪的影響平臺會產生周期性的升沉運動,這種運動會帶動大鉤及鉆柱一起運動,造成井底鉆壓變化,對鉆井造成極為不利的影響,因此需要在浮式或半潛式鉆井平臺上安裝升沉補償裝置。絞車升沉補償系統是近年來提出的一種新型補償技術,相比于傳統的補償系統,絞車升沉補償系統具有不需要安裝專門的補償裝置、占用平臺空間小、補償行程不受補償液壓缸行程的限制、響應快速、節(jié)約鉆井成本等優(yōu)點。因此本文中就絞車升沉補償系統進行研究,提出一種補償效率高、能耗低的半主動補償系統。自動送鉆是海洋鉆井的關鍵技術之一,對鉆井質量起到決定性作用,因此在升沉補償系統的基礎上對自動送鉆進行研究。在分析了主動式絞車補償系統的工作原理的基礎上,提出一種半主動補償方案。增設具有能量回收功能的液壓控制模塊,對液壓系統元件進行計算選型,完成液壓回路的設計。對絞車升沉補償系統進行理論分析。建立了絞車升沉補償系統的虛擬樣機模型。利用ADAMS建立絞車升沉補償系統的機械模型,利用MATLAB/Simulink建立絞車升沉補償系統的主動補償電機、液壓系統模型。分別對被動式、主動式、半主動式絞車升沉補償系統進行分析。對比了三種補償形式的補償效果。分析對比了不同井深下主動補償、半主動補償的電機功率、系統能耗。針對工作氣瓶壓力和體積、升沉幅值等參數對半主動絞車升沉補償系統進行仿真研究,總結出不同參數對系統補償效果、電機功率及能耗的影響。對基于差動行星傳動硬件運動解耦的半主動絞車升沉補償方案進行了仿真研究,并提出了基于雙絞車驅動硬件解耦、基于升沉擾動前饋與恒鉆壓自動送鉆復合控制軟件解耦兩種升沉補償運動與自動送鉆運動解耦控制新方案,建立解耦控制方案的虛擬樣機模型,分析對比三種解耦控制方案的仿真結果。
[Abstract]:Deep-sea drilling platforms are usually floating or semi-submersible platforms, and the platforms affected by the waves will produce periodic heave movements. This kind of sports will lead to the movement of large hooks and drill strings together, resulting in the change of bottom hole drilling pressure, which will cause extremely adverse effects on drilling. Therefore, it is necessary to install heave compensators on floating or semi-submersible drilling platforms. The winch heave compensation system is a new compensation technology proposed in recent years. Compared with the traditional compensation system, the winch heave compensation system does not need to install a special compensation device, which occupies less space of the platform. The compensation stroke is not limited by the compensated hydraulic cylinder stroke, the response is fast and the drilling cost is saved. In this paper, the winch heave compensation system is studied, and a semi-active compensation system with high compensation efficiency and low energy consumption is proposed. Automatic drilling is one of the key technologies in offshore drilling, which plays a decisive role in drilling quality. Therefore, automatic drilling is studied on the basis of heave compensation system. Based on the analysis of the principle of active winch compensation system, a semi-active compensation scheme is proposed. The hydraulic control module with energy recovery function is added, the hydraulic system components are calculated and selected, and the hydraulic circuit is designed. The heave compensation system of winch is analyzed theoretically. A virtual prototype model of winch heave compensation system is established. The mechanical model of winch heave compensation system is established by ADAMS and the active compensation motor and hydraulic system model of winch heave compensation system is established by MATLAB/Simulink. The passive, active and semi-active winch heave compensation systems are analyzed respectively. The compensation effects of three kinds of compensation forms are compared. The motor power and system energy consumption of active compensation and semi-active compensation under different well depths are analyzed and compared. Based on the parameters of working cylinder pressure, volume, heave amplitude and so on, the simulation study of semi-active winch heave compensation system is carried out, and the effects of different parameters on system compensation effect, motor power and energy consumption are summarized. The scheme of semi-active winch heave compensation based on the decoupling of hardware motion of differential planetary transmission is simulated, and the decoupling of hardware based on double winch drive is proposed. A virtual prototype model of decoupling control scheme is established based on decoupling two new control schemes of heave compensation motion and automatic drilling feed motion decoupling based on heave disturbance feedforward control software and constant drilling pressure automatic drilling control software. The simulation results of three decoupling control schemes are analyzed and compared.
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE951

【參考文獻】

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本文編號：1974855