钻进过程监测与控制系统是现代钻掘工程学与计算机控制科学发展的产物。其是通过计算机软件控制钻机硬件,使得钻进过程得到更快速、更高效、更完备的发展。自动化是现今钻探工业发展的必然趋势,通过钻进过程监测与控制方法的研究,可以大大减轻钻井工作人员的工作量,达到事半功倍的效果。目前国际的钻井监控设备正处在高速发展当中,瑞典、加拿大等国的钻探工业人员对钻机的数字控制都有较深入研究,取得了较高的科技成果。我国对于钻探自动化工作的探索还处在初级阶段,而目前我国对油气资源的大量需求和地质普查的开展都要求有大量的钻井工作量,面对这种趋势,对于钻探工业自动化的研究势在必行。钻进过程监测与控制系统正处在由过去的机械化、人工化逐步向自动化、数字化、网络化方向发展,这是促进我国钻探工业向前发展的有力推动。本实验论文是依托于科学钻探国家专业实验室开放课题“钻进过程监测与控制系统的研究及应用”以及北京科钻地质科技发展有限公司与Atlas Copco公司合作的地质勘探数字控制钻进技术项目。该控制系统是基于学校现代钻探实践中心XY-2型立轴式地质钻机,利用计算机控制分布式系统、交流变频调速器、步进电机以及传感器对钻进过程中的参数:钻压、钻速、转速、流量、泵压、立轴给进速度等进行监测与反馈控制的实验系统。通过对计算机控制各类算法的研究,选定PID控制算法对钻机工作过程的各项参数进行控制并编制合理的控制算法,结合钻机工作中的各项状态,综合考虑各项因素,对监测传感器、控制电机等实验设备进行合理安装调试,将进行的实验结果结合设计思路,认为此设计方案是合理且有效的。本实验系统功能合理齐全、使用十分方便,在未改变钻机功能的情况下,即实现自动化控制方式,在实验设备拆卸下的情况下,仍可完好恢复手动作业的方法,具有较好的适应性能。以本实验系统为基础,可以对下一步的自动化钻机研究起到良好的铺垫作用。