陈延伟，史富斌

（1.中国船舶重工集团公司第七一三研究所，河南郑州450015；2.西安石油大学陕西省钻机控制技术重点实验室，陕西西安710065）

1 引言

钻机系统中钻头与绞车之间是由游车和钻柱系统组成的弹性系统。当钻柱向下钻进时，不仅有湿性摩擦，而且还存在着干性摩擦。早期的送钻系统采用人工控制给进钻井，系统结构简单，但难以实现对非线性钻压稳定精确的控制，同时这种送钻方式工作强度大，钻头上的载荷控制不均匀且容易导致钻压波动。随着恒钻压自动送钻技术的发展，钻进速度、平稳性及钻井质量得以提高。

目前恒钻压自动送钻系统主要采用的是PID控制技术［1-2］。但在钻井过程中，钻压受地质构造、钻井液性质，井筒摩擦等因素影响，而且送钻电机具有多变量、强耦合和非线性的特点，建立系统的时滞、时变、非线性的送钻数学模型非常困难。因此，即使闭环控制具有一定的准确性、稳定性和快速性，但这种传统的控制方法不能有效地克服负载参数大范围变化和非线性的影响，难以实现较精确稳定的控制效果。

本文研究了基于模糊控制的交流变频电动钻机的恒钻压自动送钻控制系统，根据钻压变化的特征，设计了钻压模糊控制器，并进行了仿真实验研究。验证了钻压模糊控制结构合理，适应能力强，钻速响应稳定，提高了系统的控制性能。

2 恒钻压自动送钻系统

恒钻压自动送钻是指钻机在正常的钻井过程中，按照钻井工艺设计的要求，对井底钻压、滚筒转速、刹车之间建立控制函数，通过控制系统控制主滚筒的刹车，自动调节钻压，适时向井底送进钻头，实现自动送钻。……