基于AMESim的浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统仿真研究
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国外对钻柱升沉补偿装置研究较早，并已开发出
相应的产品。美国的 Varco 公司、Dynacon 公司、维 高近海公司等开展研 究 较 早； 挪 威 的 Aker Kvaerner MH 公司、英国的布朗兄弟公司、荷兰的 IHC 公司在 该领域实力较强［2］。
华东石油学院方华灿教授早在 20 世纪 70 年代就 开始了升沉补偿技术的研究［3］。近年来，中南大学的
关键词： 升沉补偿； 电液控制； 主动补偿 中图分类号： TE951
Simulation Ｒesearch on Drill-string Heave Compensation System for Float Drilling Platform Based on AMESim
JIANG Hao，HUANG Lumeng，WANG Hanxiang，ZHANG Lijun，ZHANG Baoping （ College of Mechanical and Electronic Engineering，China University of Petroleum，
Keywords： Heave compensation； Electro-hydraulic control； Active compensation
0 前言 海洋浮式钻井平台随海浪升沉运动，不仅影响钻
柱的寿命，也影响钻进的速度。升沉补偿装置是保障 深海钻井正常工作的重要装备，用以减小平台升沉运 动对钻柱的影响［1］。
在 20 世纪 70 年代被动式升沉补偿就开始被应 用，80 年代主动式补偿系统在水下拖曳系统中得到 应用，90 年代计算机控制技术的进步使得补偿性能 有效提高； 21 世纪，海洋钻井半主动补偿系统非线 性建模及控制方法提高了系统的控制精度及抗干扰能 力，同时绞车、天车补偿系统在深水钻井领域也得到 了应用。
（ 4） ： 55－58． JIANG Hao，HUANG Lumeng，WANG Hanxiang，et al． Simulation Ｒesearch on Drill-string Heave Compensation System for Float Drilling Platform Based on AMESim［J］．Machine Tool ＆ Hydraulics，2019，47（ 4） ： 55－58．
Qingdao Shandong 266580，China）
Abstract： The drill-string on the derrick and hook of float drilling platform will be up and down under the action of wave periodically，the drilling pressure will be changed． In order to reduce the effect，the drill-string heave compensation system for offshore floating platform based on electro-hydraulic proportional valve control asymmetric cylinder was designed． The analyses for electro-hydraulic proportional valve and hydraulic cylinder were carried out，active and semi active compensation system simulation models were set up based on AMESim software and the PID control algorithm was simulated． The results show that the designed compensation system has good compensation effect．
刘少军教授和广东工业大学的吴百海教授的科研团队 针对海底采矿装备的升沉补偿装置做了大量的研究工 作，并取得了一系列的成果［4－5］。中国石油大学 （ 华 东） 张彦廷、姜浩科研团队在海洋钻井升沉补偿系 统领域进行了大量卓有成效的工作，积累了丰富的研 究经验与成果［6－8］。西南石油大学刘清友教授科研团 队对深海钻井升沉补偿系统也进行了深入研究［9］。中
收稿日期： 2017－10－29 基金项目： 山东省自然科学基金资助项目 （ ZＲ2015EL049） ； 中国博士后科学基金资助项目 （ 2016M592269） 作者简介： 姜浩 （ 1977—） ，男，博士，副教授，主要从事计算机测控、机电液控制领域的教学及研究。E－mail： jianghao@
upc. edu. cn。
·56·
基于 AMESim 的浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统仿真研究
姜浩，黄鲁蒙，王旱祥，张立军，张宝平
（ 中国石油大学 （ 华东） 机电工程学院，山东青岛 266580）
摘要： 针对海浪升沉运动对钻柱和钻压的影响，设计基于电液比例阀控制非对称油缸的海洋浮式钻井平台钻柱升沉补 偿系统。通过对系统中电液比例阀和液压缸进行分析，搭建了基于 AMESim 软件的主动补偿和半主动补偿系统仿真模型， 运用 PID 控制算法进行仿真研究。仿真结果表明，设计的补偿系统具有较好的补偿效果。该模型可为升沉补偿系统研究提 供参考。
2019 年 2 月 第 47 卷 第 4 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDＲAULICS
来自百度文库
Feb. 2019 Vol. 47 No. 4
DOI： 10．3969 / j. issn. 1001－3881. 2019. 04. 013 本文引用格式： 姜浩，黄鲁蒙，王旱祥，等．基于 AMESim 的浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统仿真研究［J］．机床与液压，2019，47
相应的产品。美国的 Varco 公司、Dynacon 公司、维 高近海公司等开展研 究 较 早； 挪 威 的 Aker Kvaerner MH 公司、英国的布朗兄弟公司、荷兰的 IHC 公司在 该领域实力较强［2］。
华东石油学院方华灿教授早在 20 世纪 70 年代就 开始了升沉补偿技术的研究［3］。近年来，中南大学的
关键词： 升沉补偿； 电液控制； 主动补偿 中图分类号： TE951
Simulation Ｒesearch on Drill-string Heave Compensation System for Float Drilling Platform Based on AMESim
JIANG Hao，HUANG Lumeng，WANG Hanxiang，ZHANG Lijun，ZHANG Baoping （ College of Mechanical and Electronic Engineering，China University of Petroleum，
Keywords： Heave compensation； Electro-hydraulic control； Active compensation
0 前言 海洋浮式钻井平台随海浪升沉运动，不仅影响钻
柱的寿命，也影响钻进的速度。升沉补偿装置是保障 深海钻井正常工作的重要装备，用以减小平台升沉运 动对钻柱的影响［1］。
在 20 世纪 70 年代被动式升沉补偿就开始被应 用，80 年代主动式补偿系统在水下拖曳系统中得到 应用，90 年代计算机控制技术的进步使得补偿性能 有效提高； 21 世纪，海洋钻井半主动补偿系统非线 性建模及控制方法提高了系统的控制精度及抗干扰能 力，同时绞车、天车补偿系统在深水钻井领域也得到 了应用。
（ 4） ： 55－58． JIANG Hao，HUANG Lumeng，WANG Hanxiang，et al． Simulation Ｒesearch on Drill-string Heave Compensation System for Float Drilling Platform Based on AMESim［J］．Machine Tool ＆ Hydraulics，2019，47（ 4） ： 55－58．
Qingdao Shandong 266580，China）
Abstract： The drill-string on the derrick and hook of float drilling platform will be up and down under the action of wave periodically，the drilling pressure will be changed． In order to reduce the effect，the drill-string heave compensation system for offshore floating platform based on electro-hydraulic proportional valve control asymmetric cylinder was designed． The analyses for electro-hydraulic proportional valve and hydraulic cylinder were carried out，active and semi active compensation system simulation models were set up based on AMESim software and the PID control algorithm was simulated． The results show that the designed compensation system has good compensation effect．
刘少军教授和广东工业大学的吴百海教授的科研团队 针对海底采矿装备的升沉补偿装置做了大量的研究工 作，并取得了一系列的成果［4－5］。中国石油大学 （ 华 东） 张彦廷、姜浩科研团队在海洋钻井升沉补偿系 统领域进行了大量卓有成效的工作，积累了丰富的研 究经验与成果［6－8］。西南石油大学刘清友教授科研团 队对深海钻井升沉补偿系统也进行了深入研究［9］。中
收稿日期： 2017－10－29 基金项目： 山东省自然科学基金资助项目 （ ZＲ2015EL049） ； 中国博士后科学基金资助项目 （ 2016M592269） 作者简介： 姜浩 （ 1977—） ，男，博士，副教授，主要从事计算机测控、机电液控制领域的教学及研究。E－mail： jianghao@
upc. edu. cn。
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基于 AMESim 的浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统仿真研究
姜浩，黄鲁蒙，王旱祥，张立军，张宝平
（ 中国石油大学 （ 华东） 机电工程学院，山东青岛 266580）
摘要： 针对海浪升沉运动对钻柱和钻压的影响，设计基于电液比例阀控制非对称油缸的海洋浮式钻井平台钻柱升沉补 偿系统。通过对系统中电液比例阀和液压缸进行分析，搭建了基于 AMESim 软件的主动补偿和半主动补偿系统仿真模型， 运用 PID 控制算法进行仿真研究。仿真结果表明，设计的补偿系统具有较好的补偿效果。该模型可为升沉补偿系统研究提 供参考。
2019 年 2 月 第 47 卷 第 4 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDＲAULICS
来自百度文库
Feb. 2019 Vol. 47 No. 4
DOI： 10．3969 / j. issn. 1001－3881. 2019. 04. 013 本文引用格式： 姜浩，黄鲁蒙，王旱祥，等．基于 AMESim 的浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统仿真研究［J］．机床与液压，2019，47