煤层气水力压裂非线性滑模控制器设计

姚舜才，　马铁华，　李峰

(1．中北大学 计算机与控制工程学院， 山西 太原　030051；

2．中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院， 北京　100083)



经验交流

煤层气水力压裂非线性滑模控制器设计

姚舜才1，马铁华1，李峰2

(1．中北大学 计算机与控制工程学院， 山西 太原030051；

2．中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院， 北京100083)

摘要：针对在煤层气开采过程中多个水力压裂水泵电动机的协调同步控制问题，提出了非线性滑模控制的方法，给出了水力压裂开采非线性滑模控制器的设计方法，并结合煤层气水力压裂系统对控制器性能进行了分析。仿真分析和实验结果表明，采用非线性滑模控制器后，在煤层气压裂开采中，煤层气的浓度和单孔流量均有较大程度提高。

关键词：煤层气开采； 水力压裂； 非线性滑模控制

0引言

在煤层气开采中，水力压裂增透是一种较有效的煤层气增产技术[1]。煤层气水力压裂通常使用水泵对煤层进行注水压裂，在此过程中为了使煤层产生众多及延伸较远的裂缝，通常使用多个水泵进行注水。而由于各个电动机驱动的注水水泵所产生的压力不一致，往往使得水力压裂的总体效果不理想。为了保证煤层注水压裂效果，各个注水水泵在对煤层进行水力压裂时必须保持同步的压力变化[2]。这就对进行煤层气水力压裂的水泵电动机控制提出了较高的要求。

由于我国的煤层气注水压裂开采技术发展较晚，所以对用于煤层气注水开采的水泵电动机同步性研究较少。……