試論鉆井平臺電控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

栗慧燕　熊寧香

摘 要：隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟科技技術(shù)的不斷發(fā)展，鉆井平臺中的相關(guān)設(shè)備也在進行著一場又一場的技術(shù)革命，而技術(shù)的革新離不開合理而正確的研究方向。本文從鉆井平臺電機電控系統(tǒng)的發(fā)展歷史出發(fā)對未來電控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢做出相關(guān)論述。1995年我國第一臺以模擬控制為主結(jié)合PLC控制的電動鉆機研制成功，在這之前我國鉆機主要采用機械驅(qū)動；20世紀(jì)90年代末，我國開始進行電動鉆機全數(shù)字電控系統(tǒng)的研究，該技術(shù)因具有自診、運行、顯示和保護等特點成為了近幾年來電控系統(tǒng)技術(shù)研究的主流；目前我國又開始在全數(shù)字電控控制技術(shù)基礎(chǔ)上，進行智能化鉆機電控系統(tǒng)的研究和相關(guān)技術(shù)開發(fā)。

關(guān)鍵詞：鉆井平臺；電動鉆機；電控系統(tǒng)；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP23 文獻標(biāo)識碼：A

1 鉆井平臺電控系統(tǒng)的發(fā)展背景

一個國家的資源開發(fā)量會影響到這個國家的能源穩(wěn)定性甚至是經(jīng)濟安全。而油氣資源的開發(fā)量更是對整個國民經(jīng)濟的發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。目前我國國內(nèi)油氣工業(yè)發(fā)展存在著加快發(fā)展速度與資源短缺的矛盾、環(huán)境友好型社會與環(huán)境污染問題的矛盾等一系列的問題，而國外油價又在不斷地攀升，使得油氣資源供需矛盾日益明顯并嚴(yán)重阻礙了我國經(jīng)濟的發(fā)展。因此，提高油氣資源的產(chǎn)量、增加油氣的開發(fā)已經(jīng)成為我國實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的一大戰(zhàn)略要點，而要解決這一系列的問題就不得不加快油氣開發(fā)進程和發(fā)展我國的石油裝備工業(yè)。在這樣的背景下，我國鉆井平臺的相關(guān)裝備都在不斷更新完善，因電動鉆機的電控系統(tǒng)發(fā)展將會對整個石油工業(yè)的開采量產(chǎn)生較大的推動作用，各國的研發(fā)人員對其的開發(fā)研究重視程度也很高。

2我國鉆井平臺電控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

2.1 電控系統(tǒng)發(fā)展智能化

近幾年來智能化相關(guān)技術(shù)獲得了突飛猛進的發(fā)展，我國也進入了智能化鉆機電控系統(tǒng)的研究和技術(shù)開發(fā)階段。主要原理是將智能化技術(shù)與現(xiàn)代控制理論相結(jié)合。預(yù)計創(chuàng)造出的智能化鉆機電控系統(tǒng)可以按照鉆井平臺實時工況自動完成設(shè)計任務(wù)；并擁有自診斷功能，從而在實際工作中減少人為因素和失誤以及設(shè)備工具的故障率。

具體來講，智能化鉆機電控系統(tǒng)的第一大優(yōu)點是電控系統(tǒng)在鉆機正常工作的情況下可以快速而準(zhǔn)確地獲得實時數(shù)據(jù)，并由控制中心進行整體控制、依據(jù)預(yù)測算法庫和原始數(shù)據(jù)庫，對電動鉆機智能化的正常運行進行雙重保證。

智能鉆具電控系統(tǒng)技術(shù)的另一大優(yōu)點是可以聯(lián)接井下的全部分離部件，這一聯(lián)接是由能傳輸數(shù)據(jù)到其他部件且相互沒有電氣聯(lián)接的變送器構(gòu)成。在這一功能中智能鉆具系統(tǒng)的雙向傳輸數(shù)據(jù)速率可達2Mb/s。

總得來說，智能化鉆機電控系統(tǒng)不僅能夠支持高精度隨鉆測井儀器，還可以協(xié)調(diào)控制井下機械裝置，因此它的開發(fā)應(yīng)用必將是未來電控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2.2 電控系統(tǒng)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化

電控系統(tǒng)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)方式主要有兩種：第一通過網(wǎng)絡(luò)將各控制檢測等部件相連；第二將鉆井過程所需的資源進行共享，因而分為了現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)是指電控系統(tǒng)先將發(fā)電控制單元、傳動柜、PLC 、HMI等相連接，再將多臺鉆機聯(lián)網(wǎng)，建立企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，來對各個電動鉆機進行調(diào)度以實現(xiàn)最優(yōu)組合。

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的布置，既包括地面以上的網(wǎng)絡(luò)布置，也包括在井下的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)布置。井下的每個儀器設(shè)備都具備有檢測或中繼數(shù)據(jù)功能的節(jié)點。而這些節(jié)點有一個共同特點：具有唯一的地址。這種電控系統(tǒng)的設(shè)計研究使得鉆井平臺上的不同儀器設(shè)備間的信息傳輸可通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件和硬件進行雙向通訊，即不僅能夠高速傳出井下相關(guān)開采數(shù)據(jù)，還可以將相關(guān)工作人員的指令傳入井下儀器設(shè)備，使相關(guān)開采設(shè)備受到人為的一些約束性。外部網(wǎng)絡(luò)則是指電控系統(tǒng)與外部其他控制系統(tǒng)相連的部分，其主要功能是對鉆機的進行遠程控制和無人化操作。若將這兩部分網(wǎng)絡(luò)建成便可極大地提高鉆井的安全可靠性和生產(chǎn)效率，因此必將成為未來電動鉆機電控系統(tǒng)的另一發(fā)展方向。

2.3 電動鉆機電控系統(tǒng)發(fā)展開放化

電動鉆機的電控系統(tǒng)開放化簡單來說就是實現(xiàn)電控系統(tǒng)的互操作性、可移植性、可擴展性和可互換性等幾大特點，具體來說就是對電控系統(tǒng)軟硬件統(tǒng)一相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使其可以進行互相聯(lián)接，進而可以在不同的平臺上有效地運行并能與其他應(yīng)用系統(tǒng)相互操作，形成用戶交互的統(tǒng)一風(fēng)格。

而且近幾年隨著計算機軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，研制出可配置自動鉆機系統(tǒng)已經(jīng)不再是難題?，F(xiàn)已研發(fā)出來的開放性系統(tǒng)軟硬件的柔性很好，其基本配置也較易改變，從而可以讓第三方在原系統(tǒng)配置上進行開發(fā)。而且有第三方軟硬件作為系統(tǒng)的擴展，也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。開放化電控系統(tǒng)因其方便生產(chǎn)管理，并可提高鉆井效率的特點也必將成為電控系統(tǒng)的又一發(fā)展方向。

結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是無止境的，仍有許多未知領(lǐng)域需要人們的不斷探索發(fā)現(xiàn)，雖然近幾年來控制策略、控制技術(shù)和控制裝置得到了較大的發(fā)展促進了電控系統(tǒng)理論的完善和電動鉆機性能的提高，但具體到鉆井平臺的電控系統(tǒng)的實際應(yīng)用研發(fā)上，我們?nèi)悦媾R許多問題亟待解決，如研發(fā)智能控制器的使其用微控制器對柴油發(fā)電機組的進行自動控制和研究開發(fā)電控系統(tǒng)中自適應(yīng)與專家決策系統(tǒng)，提高鉆機智能化水平的問題以及研究電控系統(tǒng)軟硬件的兼容性和井下測量診斷相關(guān)技術(shù)問題。然而就目前來看鉆井平臺的電控系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、開放化是必然趨勢，若能盡快實現(xiàn)必將對現(xiàn)代鉆機的發(fā)展產(chǎn)生極為深遠的影響。而從長遠來看，國外正在研發(fā)完善的新型激光石油鉆機，一旦研發(fā)成功用于生產(chǎn)實踐便會很快突破現(xiàn)代鉆機電控系統(tǒng)的發(fā)展范疇。

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