刘刚，常鑫，刘志国，赵永斌

一种新型节流压力控制系统原理及试验

刘刚1，常鑫1，刘志国2，赵永斌1

（1.中国石油大学石油工程学院，山东青岛 266580;2.北京师范大学核科学与技术学院，北京 100875）

针对基于PID和比例伺服阀的控制装备存在过冲、反应时间长等问题，研发基于PLC和高速开关电磁阀的节流压力控制系统。介绍系统的主要组成及功能，建立压力控制数学模型，分析系统动态响应特性，并通过压力控制试验和压力阶跃试验检验系统的灵敏度与可靠性。结果表明:压力控制误差在±0.3 MPa以内，压力跟随效果优异;在改变控制压力和流量的试验条件下系统具有较高的灵敏度和可靠性。

节流压力;高速开关电磁阀;数值仿真;试验

节流压力控制系统在油气井压井、欠平衡钻井及控压钻井过程中有着广泛的应用，它主要通过调节节流阀开度来控制井筒压力［1-4］。以往研发的节流压力控制系统采用PID+比例伺服阀的控制方式［5］，此类系统易产生压力过冲导致井筒压力波动，难以满足精细控压钻井及窄密度窗口地层的压力控制需求。笔者采用高速开关阀+PLC+间歇脉冲的控制方式，设计一种新型的节流压力控制系统。

1 系统整体设计

控制系统主要包括信号采集与显示（传感器与计算机）、电液控制系统（PLC控制器与电液转换元件）、执行装置（液压执行元件与液动节流阀）与控制软件4部分（图1）。系统通过比对传感器采集到的实际压力数据与设置控制压力数据的差异，指令高速开关阀与换向阀的动作，实现对液动节流阀运动方向及开关时间的调节，完成自动控制节流压力的目标。……