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油井电火花解堵造缝机器人控制系统的研究

丛君丽  
【摘要】: 低渗及堵塞油井在当今石油开采中所占的比例越来越大,其开采难度也越来越大。如何有效地疏通渗油通道、制造新的渗油裂缝,以提高堵塞井和低渗油井的采收率是目前世界上各石油开采国竞相研究的课题。本文在对现有的解堵及压裂技术分析研究的基础上,提出了采用机器人把放电用的正负工具电极送入射孔炮眼中进行解堵造缝的新构想,重点围绕该作业机器人的控制系统开展了一系列的研究工作。 本文系统地综述了国内外有关油井解堵、管道机器人及其控制系统的文献资料,并基于PC机和微控制器进行了机器人控制系统的研究、开发工作,在电机驱动、微调系统、射孔检测以及机器人井下定位等方面取得了创新性的研究成果。根据解堵作业要求,设计制造新型电火花解堵作业机器人,开发机器人控制系统,包括控制硬件电路和控制程序的设计、开发。机器人控制系统采用模块化设计,各模块电路间干扰小,提高了机器人作业的可靠性。 考虑到解堵作业机器人作业的具体情况,创新性开发了机器人地面动力驱动电机限制电流的智能型高低压驱动系统和射孔检测机构驱动电机的PWM细分驱动系统。限制电流的智能型高低压驱动系统提高了电机工作电流上升速度,使电机在高速运转过程中,输出转矩稳定。PWM细分驱动基于Motorola单片机进行软硬结合的PWM控制,细分电机步距角,优化了电机低速运行性能。 本文采用新型的直线电磁机构设计、开发了机器人位移微进给系统、电极送进系统以及自适应支撑轮制动系统等,并基于微控制器进行了电磁机构的PWM控制系统的开发,实现机器人井下位移微调、电极微进给,并配合大功率电火花脉冲电源完成井下解堵作业。 首次提出了使用电涡流传感器进行油井套管射孔炮眼检测的新思路,检测技术能够稳定地工作在油井套管内,抗干扰性好。针对油井解堵作业的要求,开发了机器人检测-校正双保险定位控制系统,采用高精度的光电编码器和互感式接箍传感器进行机器人运行距离检测,进行了电缆伸长量校正系统开发,实现了机器人井下的准确定位。开发出了机器人可视控制系统,实现了人机对话,提供了人工操作作业平台。


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1 丛君丽;油井电火花解堵造缝机器人控制系统的研究[D];中国石油大学;2008年
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