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近年来,随着钻井工艺的发展,现场井控装备配套日益复杂,现有井控装备和以此为依托的关井操作模式在生产实践中暴露出一些问题。特别是在发生溢流等紧急情况下关井时,不但需要多名操作人员协同配合完成动作,还需要各操作环节之间依次传递手势信息对操作情况进行逐一确认。这一操作模式流程复杂,配合繁琐,其中任何一个环节出现差错都有可能导致最佳关井时机的延误,给井控安全带来潜在隐患和风险。因此,为提高井控装备的自动化程度,将目前的井控装备分散控制模式改进为集中控制,本文研制了井控设备无线远程集中控制系统,并在此基础上提出了自动化关井流程。主要研究工作如下:(1)通过对现有井控装备及其控制系统的调研,制定出井控设备无线远程集中控制系统的控制方案:将防喷器组和节流管汇控制系统从液压、电控、操作界面三方面进行整合设计。(2)完成井控设备无线远程集中控制系统的硬件设计。以FKQ1280-12控制系统为基础,完成液动节流阀自动控制回路、电磁换向气阀控制回路、测压回路设计与改造,最后完成液压系统原理图;以NI的9073PAC控制器为主控制器,根据控制对象、控制器特点完成电气控制系统硬件电路设计。(3)建立液动节流阀自动控制系统的数学模型,得出系统的开环传递函数,通过系统开环Bode图得出:系统是稳定的。在AMESim环境下,根据PID控制和基于遗传算法的PID参数优化原理,建立节流阀自动控制系统的仿真模型,对控制系统进行仿真分析,仿真结果表明:遗传-PID控制策略达到了现场对节流阀开关快、准、稳的要求。(4)在labVIEW环境下,完成集中控制系统上位机、下位机,以及操作界面的软件设计,上位机是有线触摸屏和无线遥控触摸屏,下位机是PAC控制器;有线触摸屏通过RS-422串行总线与下位机通信,无线遥控台采用无线以太网与下位机通信。(5)在油田现场条件下完成井控设备无线远程集中控制系统硬件线路连接,软件程序加载,现场功能验证试验,试验结果表明:该控制方案是可行的,控制系统各功能均能按设计要求实现。探索性的以井控设备无线远程集中控制系统为操作平台,提出针对不同钻井工况在司钻控制台人机界面上实现自动化关井的控制流程。本文研制的井控设备无线远程集中控制系统能够实现防喷器组及节流管汇平板阀和节流阀的集中控制,且系统操作简便,易于现场技术人员控制,对提高现行井控安全程度具有重大意义,也为下一步完全实现井口全自动、智能化控制打下了坚实的基础。