摘 要：石油钻杆在使用过程中与岩壁和泥浆摩擦会发生磨损，通过对钻杆的维修可以延长使用寿命提高重复利用率，节约成本。钻杆的维修过程主要为钻杆的清洗、校直、台肩补焊，以及进行接头螺纹的加工等，其中台肩补焊和接头螺纹车屑过程中都需要对钻杆夹紧并保证对中。本文设计了一种四爪独立驱动主动定心卡盘及定心控制系统来保证钻杆维修过程中的对中。四爪独立驱动卡盘每个卡爪通过一个伺服电机独立驱动，通过蜗轮蜗杆和齿轮齿条机构传动，采用PC单片机作为卡盘的控制系统，激光位移传感器和角度编码器检测钻杆位置，采用PID模糊控制算法计算并控制卡爪移动，保证钻杆夹紧对中，解决了钻杆维修过程中瓶颈问题，从而保证钻杆维修能自动化运行。

关键词：钻杆维修；四爪卡盘；独立驱动；定心；PID模糊控制

在钻井时钻杆内部不仅需要承受钻井液的高压、泥浆的冲刷摩擦，还需要承受转动时的扭矩、在定向钻中钻杆弯曲、钻井过程中的振动等各种极端环境。钻井的深度越来越深，对于钻杆要求也越来越高，而钻杆的接头就成了关键部位，钻杆接头由于比钻杆要粗，因此钻杆台肩面更容易磨损。由于在钻井过程中通过接单根来延长钻杆，钻杆螺纹也很容易磨损或局部损坏，因而需要对破坏的钻杆台肩和螺纹修复，避免整根钻杆报废［12］。

在石油钻杆台肩和螺纹维修过程中要对钻杆接头补焊，然后在上车床对补焊部位和螺纹进行加工。……