【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油天然气开采装备领域，具体涉及一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人。
技术介绍
1、石油钻井平台管柱机器人是对常规钻井作业方式的一次变革，它以井架为躯干，吊卡、卡瓦、铁钻工、机械手等单元设备为肢体，自动连贯地实现排管架与钻台面之间管柱输送、立根和排放，使管柱作业更加高效安全环保。随着海洋石油勘探开发向深海进军，迫切需要管柱机器人以替代传统的高成本、高危险、低效率的人工作业方式，管柱机器人已是衡量钻井装备先进程度的重要标志。
2、目前随着石油开采向深海进军，深海钻井平台井口管柱作业更加危险、繁重、复杂，管柱包括钻杆、钻铤、套管、油管等，管柱作业装备即完成管柱提升、上扣、卸扣、悬吊、卡持、下放的设备，存在可操作性和智能化程度低、作业效率低、平台适应性弱、一体化服务能力弱等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，研发的石油钻井平台管柱机器人以井架为躯干，功能单元设备为肢体，是一套模仿人工操作步骤、多种装置联合作业、多工种有序衔接、规范化传输运送、结构功能一体化智能井口自动作业装备。管柱机器人完全实现了管柱(钻杆、钻铤、套管)从堆场到钻台、直至二层台全过程自动化控制操作，安全可靠，降本增效。
2、一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，包括管柱输送系统、立根系统、立根排放系统和智能控制系统；
3、所述输送系统包括排管架、自动猫道和缓冲机械手三个单元设备；
4、所述立根系统包括铁钻工
5、所述立根排放系统包括自动井架工、钻台机械手和扶正机械手三个单元设备；
6、所述智能控制系统具体包括管柱数据采集、大滞后预测和平衡安全控制三个部分。
7、优选的，所述管柱数据采集是基于压-频变换的水力-电磁多介质组合联系通道方案，深层通过将管柱内分布式传感器将1km以上深层状态参数压-频变换为水力脉冲信号，利用井内水力冲洗液柱传送，浅层采用基站与移动标签形式，利用电磁传送，系统发射功率30dbm，传送距离超过1km。
8、优选的，所述大滞后预测首先通过管柱体分布参数与深度学习建立管柱内井筒环空液压力预测模型，然后结合实时全状态反馈参数，计算井口-井底液压力预测曲线。
9、优选的，所述平衡安全控制是根据大滞后预测结果，采用低模型精度和高鲁棒性的工程型自抗扰控制，调控井口液流电机输送功率，进而保证管柱体井筒环空液压力平衡。
10、优选的，所述大滞后预测采集不同时间段数据构成管柱体训练数据集，取中间层后进行优化处理，获得预测模型。
11、优选的，调控井口液流电机输送功率是通过输入管柱井口液实时压力和压力预测曲线给自抗扰控制器，自抗扰控制器输出电机控制给定功率，结合功率反馈后得到电机控制功率偏差并输入控制器，最后控制器通过功率变换器控制液流电机。
12、本专利技术的优点在于：1、基于全作业状态学习预测反馈的管柱机器人安全运行智能控制系统，创新研制了超长管柱体井筒多介质组合式数据采集通讯链路，传送距离超3000m，研发了基于管柱内井筒环空分布参数与深度学习的改进井口-井底液压力预测模型，设计构建了超长大滞后管柱井口-井底环空液压力快速动态平衡控制方法，为管柱机器人的安全平稳高效作业提供了自动化技术保障。
13、2、突破常规的管柱作业方式，研发了新一代井口作业功能一体化管柱机器人，能够自动连贯安全高效地完成井口管柱的输送、立根、排放作业；建立了管柱机器人的数字模型与全局结构优化方法。
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1.一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征在于，包括管柱输送系统、立根系统、立根排放系统和智能控制系统；
2.根据权利要求1所述的一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征在于：所述管柱数据采集是基于压-频变换的水力-电磁多介质组合联系通道方案，深层通过将管柱内分布式传感器将1km以上深层状态参数压-频变换为水力脉冲信号，利用井内水力冲洗液柱传送，浅层采用基站与移动标签形式，利用电磁传送，系统发射功率30dBm，传送距离超过1km。
3.根据权利要求1所述的一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征在于：所述大滞后预测首先通过管柱体分布参数与深度学习建立管柱内井筒环空液压力预测模型，然后结合实时全状态反馈参数，计算井口-井底液压力预测曲线。
4.根据权利要求1所述的一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征在于：所述平衡安全控制是根据大滞后预测结果，采用低模型精度和高鲁棒性的工程型自抗扰控制，调控井口液流电机输送功率，进而保证管柱体井筒环空液压力平衡。
5.根据权利要求3所述的一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征
6.根据权利要求5所述的一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征在于：调控井口液流电机输送功率是通过输入管柱井口液实时压力和压力预测曲线给自抗扰控制器，自抗扰控制器输出电机控制给定功率，结合功率反馈后得到电机控制功率偏差并输入控制器，最后控制器通过功率变换器控制液流电机。
...【技术特征摘要】
1.一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征在于，包括管柱输送系统、立根系统、立根排放系统和智能控制系统；
2.根据权利要求1所述的一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征在于：所述管柱数据采集是基于压-频变换的水力-电磁多介质组合联系通道方案，深层通过将管柱内分布式传感器将1km以上深层状态参数压-频变换为水力脉冲信号，利用井内水力冲洗液柱传送，浅层采用基站与移动标签形式，利用电磁传送，系统发射功率30dbm，传送距离超过1km。
3.根据权利要求1所述的一种石油钻井平台作业一体化管柱机器人，其特征在于：所述大滞后预测首先通过管柱体分布参数与深度学习建立管柱内井筒环空液压力预测模型，然后结合实时全状态反馈参数，计算井口-井底液压力预测曲线。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：吴国庆，周井玲，吴树谦，梅梅，钱仲，
申请(专利权)人：南通理工学院，
类型：发明
国别省市：
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