螺杆钻具性能试验自动测试系统研究

摘要

随着螺杆钻井技术的不断更新与发展，新型螺杆钻具性能测试试验台的研究也应与之相匹配。目前，螺杆钻具试验台存在人力投入多、试验操作过程复杂、试验时间长、自动化智能化程度不高等问题。为解决这些弊端，设计了基于虚拟仪器的螺杆钻具性能试验自动测试系统。其能够在保证螺杆钻具性能测试试验台基本功能的前提下，不断提高螺杆钻具试验台的性能，减少人力物力的投入，缩短试验时间，提高试验台的使用效率和可靠性。该系统在综合考虑螺杆钻具机械特征和工作性能，以及电气控制技术、数据采集处理技术以及通信技术的基础上，将工控机、数据采集器、智能传感器以及虚拟仪器软件相结合，并应用数据库技术和智能控制技术，实现了螺杆钻具性能参数的自动测试。综合分析本文设计的螺杆钻具性能试验自动测试系统，可知其有如下特点：
　　（1）在硬件方面，设计了以工控机为核心的分布式数据采集与管理系统。该系统由工控机、数据采集器、智能传感器以及电动调节阀等组成，实现了螺杆钻具性能试验中的自动数据采集与存储功能，有效减少了试验过程中人力物力的投入，缩短了试验时间，提高了试验台的使用效率、可靠性和自动化程度。
　　（2）在软件方面，开发了基于Lab Windows/CVI的螺杆钻具性能试验数据管理与分析软件。该软件系统有效解决了数据采集、数据实时存储的问题，并可自动分析了启动压力等性能参数，提高了螺杆钻具试验的效率。软件采用多线程技术来实现实时数据采集与存储，采用Activex技术实现报表的输出，使得系统操作更为简单、方便。
　　（3）针对流量自动控调节存在时滞、不稳定的问题，提出了基于参数自适应模糊PID控制的流量自动控调节算法。仿真与试验结果表明，基于参数自适应模糊PID控制算法的流量控制方法，缩小了超调量，减少了调节时间，节约了成本。
　　实验结果表明，该系统在保证螺杆钻具性能测试试验台基本功能的前提下，减少了人力物力的投入，缩短了试验时间，提高了试验台的使用效率和可靠性，达到了系统设计的要求。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 论文各章节的安排

第二章 螺杆钻具性能试验自动测试系统总体方案

2.1 螺杆钻具性能测试基本原理

2.2螺杆钻具性能试验自动测试系统需求分析

2.3 总体方案

2.4 本章小结

第三章 螺杆钻具性能试验自动测试系统硬件结构

3.1 基于PC的分布式螺杆钻具性能测试系统

3.2 计算机选型

3.3 传感器选型

3.4 电动调节阀选择

3.5 数据采集模块选择

3.6 本章小结

第四章螺杆钻具性能试验自动测试系统软件

4.1 螺杆钻具性能测试软件

4.2 流量控制软件设计

4.3 数据分析与管理软件设计

4.4 本章小结

第五章 螺杆钻具性能试验自动测试系统实验

5.1 系统测试实验

5.2 流量控制算法仿真实验

5.3 螺杆钻具性能测试实验

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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