《石油钻机智能电气控制系统关键技术及应用》

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项目属于石油开采领域。油气资源作为最重要的能源供给,是国家生存、安全及持续发展的战略物资。加速石油资源的勘探与开发,是国民经济快速发展的基础保障。因此,开发石油钻机智能装备已迫在眉睫,研究适应于常规与非常规油气田开采的智能化电气控制系统关键技术是亟待解决的技术难题。

该公司在国家相关部委与企业的支持下,与四个单位多年联合攻关,利用人工智能和信息系统集成技术,研发了系列化、特种化和智能化的石油钻机电控系统,解决了复杂环境和特殊地层等高难度石油开采的装备技术难题,提供了严苛条件和复杂工艺下安全、高效和绿色钻井的保障。

项目主要创新点如下:

首创了基于人工智能的全自动化一体控制与智能化机电融合控制技术。基于人工智能和信息系统集成技术:全自动化一体控制技术实现石油钻机的多个系统高度融合为一个控制系统,完成设备的集中监控,通过专家系统与大数据分析,建立安全工作体系与预警系统;新型智能化机电控制技术则是在传统钻机控制的基础上融合了液压猫头、电子猫道和液压盘刹等液压系统,实现了机、电、液一体化智能控制。实现数据耦合于主控系统并局域共享,配合整体钻井工艺实现设备的协同机电联动和互锁保护;依据需求,运用耐低温及结构设计技术、温度自平衡技术和温湿度滞环调节工艺,确保装置最佳的运行环境。

创建了基于大数据分析与信息化集成的自定义智能维护系统。基于大数据分析与信息化集成的设备维护动态数据库,系统采用性能衰退分析和预估法,在信息化平台预计出设备继续可靠运行时间,提供对设备预维护依据。用户依据己方需求可通过HMI对预维护对象的项目内容和预测维护时间进行干预。

创造性地提出了基于工艺化模块软件并行集成架构的理论。针对石油钻机核心的三大系统,基于快速发展的钻井工艺需求,实现工艺化模块软件并行集成的策略。石油钻机自动送钻多模式主从控制系统可实现单模式或者一主多从模式自动送钻。主从模式下可自动分配或随时更改主从关系,实现主模式的始终主导与从模式的辅助及保护。石油钻机泥浆泵控制方法,可对泥浆泵的可靠性、实时性智能测试,即通过一键操作,迅速实现泥浆泵测试并形成报告。

项目内容先后获得国家发明专利5项,外观专利1项,实用新型专利7项;发表学术论文13篇;“超低温智能石油钻机电传动系统”与“ZJ80DB陆地钻机智能电传动系统”获甘肃省级科技进步一等奖,“电动钻机转盘柔性扭矩控制方法及其系统”获得2014年中国专利优秀奖;主持编写了国家与行业标准《石油钻机用电气设备规范第2部分:控制系统》。

项目技术已在国内外100多套钻机电传动系统中广泛应用,新增产值6亿元(RMB),利润1.8亿元(RMB),税收0.42亿元(RMB)。创造了巨大的社会与经济效益,研究成果对于提升中国石油装备技术水平和行业科技进步意义重大。

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