随着自动送钻技术在石油领域的广泛应用,钻柱的摩阻扭矩使得地面钻压与井底钻压差别较大,无法获得准确的井底钻压,不合适的井底钻压会影响钻头的性能和寿命,导致钻井效率较低。因此,在预知井底钻压的基础上运用模型算法得到相应地面目标钻压,以实现对井底钻压的准确控制,故自动送钻数学模型的建立尤为重要。针对具体的井身结构,基于钻柱力学理论从钻头处根据公式迭代求解大钩载荷,结合液压盘式刹车以及杨格修正模式,组成三环控制策略,建立一套完整的液压盘式刹车自动送钻控制系统。并针对常规PID控制器在自动送钻系统具有非线性特点,模糊PID控制器自适应能力有限的缺点,提出一种模糊免疫PID控制器应用于自动送钻控制系统。控制器的比例系数由模糊免疫控制器在线修正,积分和微分系数由自适应模糊控制器实时调整。模糊免疫PID控制器的免疫参数运用经验试凑法,导致免疫参数选取未必为最优值而造成系统超调量大,响应速度慢,运用了全局寻优特性的遗传算法对免疫参数进行优化。采用常规PID控制器、模糊PID控制器、模糊免疫PID控制器及基于遗传算法模糊免疫PID控制器分别对自动送钻控制系统模型进行仿真,来验证控制器在钻头钻压20t的动态性能和稳态性能。结果表明:在阶跃响应信号为20时,基于遗传算法的模糊免疫PID控制器相比于常规PID控制器,模糊PID控制器及模糊免疫PID控制器可将钻压差值响应时间分别提高约9.35倍,8.14倍及6.21倍,超调量分别降低约7.5%,5%及1%,充分证明了该控制器可以显著提高钻井自动送钻控制系统的动态性能和稳态性能。结合GUI模块搭建自动送钻系统,实现用户实时输入仿真参数,直观展现仿真过程。