通井作业是在现代石油钻井全过程中一项重要的后续维护工作,其主要目的是对钻井后残留粘附在套管内壁上的固体物质,如钢渣、毛刺、固井残留水泥等进行疏通清理,同时也可以对弯曲变形以及破损的套管进行检查、修正,以保证后续下入各类钻具的过程能够顺利进行。传统的通井作业依靠通井机或修井机作为其基本的施工工具,同时配备绞车控制系统来对通井设备的速度、转向进行控制。但是,市场上目前广泛使用的通井机的绞车控制仍处在人工控制阶段,且由于传统通井机复杂的操作规程、众多的表盘仪器等增加了人工操作的难度,降低了生产效率,同时也无法准确地满足通井作业所规定的游车速度和位置,从而为生产过程埋下安全隐患。本文结合了当今工业自动化的发展方向,参考了国内外先进的自动化控制技术,根据通井作业运行的特点和需求,研制了一种基于PLC的通井作业安全控制系统,实现了对通井机运行的辅助控制,弥补了传统通井作业人工控制的不精确、操作繁杂、效率低、安全性差等缺点。本文的主要工作如下:首先,在分析了通井作业运行控制的发展现状及其发展趋势的基础上,结合通井作业的运行特性和功能需求,提出了基于PLC的通井作业安全控制系统的总体方案:以现场速度张力等传感器完成现场数据采集,以PLC可编程控制器为核心控制部件,采用人机交互的前台监测系统作为数据监测的平台,采用基于Profinet总线标准的工业以太网负责各功能单元之间的网络通信。在确定系统总体架构的基础上,总体规划了通井作业安全控制系统的硬件结构以及系统的软件功能。其次,对系统研发过程中所涉及的关键技术进行了深入的研究:(1)提出了一种通井机速度的开环迭代自学习控制方法,利用系统每一次运行的输出信息来优化下一次的系统运行,并经过有限次重复迭代计算使通井机速度曲线收敛于系统设定的期望速度曲线,使其获得良好的运行特性,满足了系统速度设计的要求。(2)提出了一种基于参数索引的前台系统软件动态配置方法,以建立参数索引的方法来实现参数的动态配置,提高了参数的配置效率。最后,在确定了系统框架以及对关键技术的深入研究的基础上,开发了基于PLC的通井作业安全控制系统,现场测试表明,系统运行稳定可靠,经过多次重复作业后系统获得了良好的运行特性,达到了预期的设计要求