探討自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)

焦延安

摘 要：科技化與信息化的蓬勃發(fā)展促使我國(guó)鉆井技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)與完善，自動(dòng)化與智能化特點(diǎn)必定會(huì)是未來(lái)鉆井技術(shù)的發(fā)展方向，其對(duì)國(guó)內(nèi)石油鉆井工程的可持續(xù)發(fā)展起到了至關(guān)重要的影響作用。為此本文首先分析了全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義，而后基于鉆井技術(shù)特點(diǎn)，提出自動(dòng)化智能化技術(shù)在鉆井過(guò)程中的有效應(yīng)用，期望能行之有效地改善我國(guó)當(dāng)前鉆井技術(shù)狀況。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;智能化;鉆井;新技術(shù);分析

自動(dòng)化智能化的鉆井技術(shù)勢(shì)必會(huì)發(fā)展成為當(dāng)前我國(guó)石油鉆井項(xiàng)目的核心要素，其不僅僅決定某個(gè)國(guó)家或者地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與技術(shù)研發(fā)水平，而且還能夠充分地適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家與地區(qū)的石油需求情況，能夠在一定程度上推動(dòng)了國(guó)家的繁榮、社會(huì)的發(fā)展，而且全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)存在著不少優(yōu)勢(shì)，例如增強(qiáng)石油鉆井的效率、減少人工操作失誤、降低作業(yè)成本、控制生產(chǎn)事故發(fā)生率等。因此本文對(duì)我國(guó)完成自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義進(jìn)行了深入地分析，闡述了當(dāng)前我國(guó)自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)的應(yīng)用平臺(tái)，期望能夠?qū)θ矫娴靥嵘豌@井工程的總效益有所裨益。

1 全面落實(shí)自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

1.1 能夠有效改善鉆井作業(yè)項(xiàng)目的質(zhì)量

工作人員通過(guò)自動(dòng)化智能化的鉆井新技術(shù)來(lái)落實(shí)一系列石油生產(chǎn)項(xiàng)目，確實(shí)能有效地改善作業(yè)項(xiàng)目的最終質(zhì)量，主要表現(xiàn)為如下兩方面：首先，工作人員將導(dǎo)向鉆井以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋技術(shù)有效地融入到石油鉆井項(xiàng)目當(dāng)中，能夠在一定程度上增強(qiáng)當(dāng)前石油鉆井井身軌道的無(wú)誤性與有效性，從而在根本上讓石油鉆井質(zhì)量有所改善。其次，工作人員將智能化技術(shù)滲透至石油鉆井項(xiàng)目當(dāng)中，能夠利用控制整個(gè)鉆井范圍的傳感器來(lái)行之有效地了解與熟悉鉆井全過(guò)程的實(shí)際狀況，并借此來(lái)降低井眼失穩(wěn)事故的發(fā)生概率，從而有效地改善當(dāng)前石油鉆井生產(chǎn)質(zhì)量。

1.2 有利于降低鉆井人員的工作強(qiáng)度與難度

一般而言，要有效地完成傳統(tǒng)式的石油鉆井項(xiàng)目就必須準(zhǔn)備充分的人力、物力、財(cái)力來(lái)作為支撐，這無(wú)疑就在一定程度上增加了當(dāng)代鉆井人員的工作強(qiáng)度與難度，給他們?cè)鎏砹司薮笄覠o(wú)形的工作壓力。而若鉆井項(xiàng)目能夠全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化發(fā)展，則能夠使當(dāng)代鉆井項(xiàng)目的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)為高效、理想化的運(yùn)作狀態(tài)，基本上只需配置1～2名鉆井人員，由此可見(jiàn)自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)能夠有效地降低鉆井人員的工作強(qiáng)度與難度。

1.3 能夠科學(xué)、穩(wěn)定、及時(shí)地了解與掌握鉆井項(xiàng)目的最新動(dòng)態(tài)

將自動(dòng)化與智能化滲透至當(dāng)代石油鉆井項(xiàng)目當(dāng)中，不僅僅能夠有效地減少鉆井作業(yè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)，而且還能夠科學(xué)、有效、穩(wěn)定、及時(shí)地了解與掌握整個(gè)石油勘測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)資料、方案措施等相關(guān)信息，并且還能夠基于上述信息的前提下，進(jìn)一步地為石油開(kāi)采項(xiàng)目降低一定的風(fēng)險(xiǎn)因子，為完成高質(zhì)量、高水平的石油開(kāi)采工作奠定基礎(chǔ)。

1.4 能夠減少石油鉆井項(xiàng)目的作業(yè)周期

鉆井作業(yè)工程全面落實(shí)了自動(dòng)化智能化性質(zhì)后，即能夠?qū)崟r(shí)、高效地完成收集、傳遞、運(yùn)輸、整理、反饋、應(yīng)用石油鉆井井下各方面的數(shù)據(jù)信息，并且會(huì)對(duì)某些作業(yè)異常情況提出適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)調(diào)整口令，從而在根本上保證整個(gè)石油鉆井項(xiàng)目有效、穩(wěn)定地落實(shí)。如果自動(dòng)化智能化的鉆井技術(shù)存在著一定的實(shí)施問(wèn)題或者障礙，就會(huì)邀請(qǐng)各個(gè)領(lǐng)域的專家前往施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行專業(yè)化、高效化、實(shí)時(shí)化的技術(shù)指導(dǎo)，確保整個(gè)鉆井項(xiàng)目能夠在最短的時(shí)間內(nèi)回復(fù)正常的運(yùn)作軌道，從而在根本上有效地減少石油鉆井項(xiàng)目的作業(yè)周期。

1.5 能夠減少石油鉆井項(xiàng)目的綜合成本

將傳統(tǒng)化、勞動(dòng)力集中式的石油鉆井項(xiàng)目逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化、智能化的鉆井工程，不但會(huì)讓鉆井技術(shù)有效地融入當(dāng)代先進(jìn)的技術(shù)特點(diǎn)，而且還能夠進(jìn)一步完善整個(gè)鉆井程序，例如自動(dòng)化智能化的鉆井新技術(shù)避免了電纜測(cè)井這一工作步驟，從整體上而言其在有效減少作業(yè)周期的同時(shí)還能夠進(jìn)一步地控制石油鉆井項(xiàng)目的施工成本，為石油鉆井工程獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益提供最大的實(shí)施空間。

1.6 能夠讓石油鉆井項(xiàng)目所涉及的作業(yè)領(lǐng)域更為廣泛

自動(dòng)化智能化的鉆井新技術(shù)不僅能夠行之有效、有條不紊地處理常規(guī)井，而且還能夠深入分析、探究、開(kāi)采工作環(huán)境惡劣與工作條件較差的特殊井，例如位于海洋、沙漠等特殊環(huán)境下的石油鉆井項(xiàng)目，這些鉆井項(xiàng)目復(fù)雜、難度大，如果仍然選擇傳統(tǒng)化的鉆井技術(shù)就很難處理好各種問(wèn)題，而通過(guò)全面自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)則能夠有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)械代替人力的運(yùn)作目標(biāo)，完成這些特殊環(huán)境下的鉆井項(xiàng)目，從而在根本上使得石油鉆井項(xiàng)目所涉及到的作業(yè)領(lǐng)域變得更為廣泛。

2 自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 自動(dòng)化智能化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)

自動(dòng)化、信息化、技術(shù)化與智能化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)有效地完成收集作業(yè)信息、分析數(shù)據(jù)資料、傳送施工命令、反饋落實(shí)結(jié)果等一系列工作步驟，從根本上為建設(shè)全新型的鉆井系統(tǒng)提供根本性的基礎(chǔ)條件。與此同時(shí)該計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)還配置了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息資料庫(kù)，其主要是通過(guò)大量鉆井領(lǐng)域的專家學(xué)者共同撰寫(xiě)而完成的，能夠行之有效、實(shí)時(shí)穩(wěn)定地了解與掌握當(dāng)下石油鉆井開(kāi)采項(xiàng)目的具體情況。首先，石油鉆井開(kāi)采項(xiàng)目的井下感應(yīng)器會(huì)借助相應(yīng)的設(shè)備將當(dāng)前石油開(kāi)采工程的井下數(shù)據(jù)信息上傳至自動(dòng)化智能化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)當(dāng)中，而后該計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)就會(huì)將這部分的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類(lèi)、整理、評(píng)測(cè)等工序，若其評(píng)測(cè)結(jié)果是處于該數(shù)據(jù)資料庫(kù)的有效控制范圍的，則將當(dāng)前所得的數(shù)據(jù)結(jié)論高效、直接、快速地輸送至鉆井井下，而若其評(píng)測(cè)結(jié)果不處于該數(shù)據(jù)資料庫(kù)的有效控制范圍的，則需求該計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)的工作人員與井下作業(yè)人員取得必要的聯(lián)系，并對(duì)于該評(píng)測(cè)結(jié)果雙方必須要獲得一致的意見(jiàn)。再者，工作人員要對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)信息進(jìn)行快速有效的整理、分析、演繹步驟，就必須將有用的數(shù)據(jù)資料整理至當(dāng)前計(jì)算監(jiān)督控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息資料庫(kù)，從而行之有效、科學(xué)穩(wěn)定地更新升級(jí)數(shù)據(jù)信息資料庫(kù)的內(nèi)容。換而言之，自動(dòng)化智能化的計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)具備著科學(xué)化、及時(shí)化、信息化、高效化、安全化等特點(diǎn)性能。在實(shí)際的石油開(kāi)采項(xiàng)目當(dāng)中，鉆井作業(yè)工程所配置的數(shù)據(jù)通信接口平臺(tái)主要涉及到兩大構(gòu)成要素：第一是修井操控平臺(tái)，第二是修井遠(yuǎn)程操控體系，上述的兩種鉆井平臺(tái)能夠讓當(dāng)代鉆井項(xiàng)目在根本上完成三維式的監(jiān)督控制體系，從而為全面實(shí)現(xiàn)智能傳輸、隨鉆地震等新型的鉆井技術(shù)提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)條件。

2.2 自動(dòng)化智能化的鉆井工具

正常情況下，石油鉆井項(xiàng)目所配置的設(shè)備工具都能夠落實(shí)好對(duì)施工過(guò)程數(shù)據(jù)信息的收集、整理、檢測(cè)、演繹等指令，為科學(xué)有效地完成當(dāng)前石油開(kāi)采工程提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)手段。為此，基于自動(dòng)化智能化鉆井系統(tǒng)具備強(qiáng)大、穩(wěn)定的運(yùn)行機(jī)制的前提下，鉆井井下作業(yè)工具應(yīng)當(dāng)朝著微型化的方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，不但作用于石油鉆井項(xiàng)目的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工序，而且還能夠?qū)⑵溥\(yùn)用至修井、通井等核心環(huán)節(jié)。這部分自動(dòng)化智能化的鉆井工具能夠在一定程度上確保當(dāng)前石油鉆井項(xiàng)目的具體程序，能夠有效地確定與固定井下作業(yè)鉆頭與鉆柱的具體位置與方向，進(jìn)而使其成為整個(gè)石油井下開(kāi)采工程的導(dǎo)向指標(biāo)，與此同時(shí)自動(dòng)化智能化的鉆井工具能夠高效、快速、直接地完成旋轉(zhuǎn)鉆井工作，從而在根本上降低巖層等復(fù)雜施工環(huán)境對(duì)鉆井工具所造成的不良作用。除此以外對(duì)于石油井下作業(yè)的技術(shù)參數(shù)，工作人員可以借助感應(yīng)器來(lái)進(jìn)一步地了解與掌握，從而實(shí)時(shí)有效地監(jiān)督與控制當(dāng)前石油開(kāi)采鉆頭的運(yùn)作實(shí)況，促進(jìn)石油井下開(kāi)采工程朝著安全、高效的方向進(jìn)步發(fā)展。

2.3 自動(dòng)化智能化的鉆井供電體系

眾所周知，不同的鉆井工具會(huì)對(duì)應(yīng)著不同的電能消耗量，那么一項(xiàng)石油井下開(kāi)采項(xiàng)目就必須配置著性能高效的供電系統(tǒng)，與此同時(shí)該鉆井供電系統(tǒng)務(wù)必要具備柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組以及應(yīng)急發(fā)電機(jī)組這兩部分，唯有如此方能使當(dāng)前的電力供應(yīng)在根本上滿足當(dāng)前的石油井下開(kāi)采任務(wù)，方能科學(xué)有效地降低供電系統(tǒng)的危險(xiǎn)性。石油鉆井工程所需配置的供電系統(tǒng)則涉及到高壓配電盤(pán)、低壓配電盤(pán)等部分，這些供電系統(tǒng)的構(gòu)成部分能夠有效地給當(dāng)前的井下開(kāi)采項(xiàng)目給予充足的電力能量，為石油鉆井工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供較好的照明條件。新型的PMS系統(tǒng)能夠根據(jù)石油鉆井項(xiàng)目各部門(mén)、各環(huán)節(jié)實(shí)際的用電情況，為各部門(mén)提供充足有效的電量，而且就目前我國(guó)石油鉆井工程的供電形式而言，高性能電池、導(dǎo)線電力傳輸以及渦輪發(fā)電機(jī)組都是當(dāng)代安全性高、效率強(qiáng)、運(yùn)作穩(wěn)定的供電手段，同時(shí)筆者認(rèn)為鉆井所需的電池在未來(lái)必定會(huì)朝著體積小型化、容量巨大型的方向發(fā)展。

2.4 自動(dòng)化智能化的鉆井通訊網(wǎng)絡(luò)

所謂的自動(dòng)化智能化鉆井通訊網(wǎng)絡(luò)，即是指數(shù)據(jù)信息能夠同時(shí)借助共享中心以及調(diào)控中心來(lái)完成雙向化的傳輸功能的一個(gè)鉆井體系，其在根本上為石油鉆井工程提供巨大的共享信息資料。對(duì)于雙向化的共享數(shù)據(jù)信息而言，其具備著強(qiáng)大的集成化特質(zhì)，例如巨大的儲(chǔ)存容量、快速的傳輸效率、廣泛的應(yīng)用區(qū)域等，與此同時(shí)其仍還反映出高效、安全的數(shù)據(jù)信息解析演繹性能，能夠?yàn)殂@井人員提供具體有效的策略意見(jiàn)。自動(dòng)化智能化的鉆井新技術(shù)能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的及時(shí)傳輸、整理演繹、檢測(cè)反饋等任務(wù)目標(biāo)，為更好地加強(qiáng)井下與井上的聯(lián)系奠定基礎(chǔ)，不僅方便了井下信息的有效反饋，而且還有利于井下傳送具體指令。

2.5 自動(dòng)化智能化的鉆井信息傳達(dá)技術(shù)

就現(xiàn)階段我國(guó)石油鉆井信息傳達(dá)技術(shù)的應(yīng)用情況而言，自動(dòng)化智能化的鉆井信息傳達(dá)技術(shù)主要包括井眼軌道檢測(cè)以及隨鉆測(cè)井技術(shù)兩方面，這些技術(shù)的應(yīng)用就猶如工作人員在井下鉆頭處安裝高效安全的監(jiān)督控制設(shè)備，從而有助于鉆井項(xiàng)目的技術(shù)工程人員能夠通過(guò)一定的數(shù)據(jù)信息反饋來(lái)分析、研究、掌握當(dāng)前施工巖層的具體特征以及鉆井軌道的有關(guān)資料等內(nèi)容。自動(dòng)化智能化的鉆井信息傳達(dá)新技術(shù)能夠借助有關(guān)的設(shè)備感應(yīng)器來(lái)將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)橄嚓P(guān)的震動(dòng)信號(hào)，而后利用檢波設(shè)備來(lái)對(duì)其進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)處理工序，從而行之有效地解析當(dāng)前施工巖層的具體數(shù)據(jù)信息。從目前國(guó)內(nèi)鉆井信息傳達(dá)技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)況來(lái)看，比較常用的自動(dòng)化智能化鉆井信息傳達(dá)技術(shù)則包括聲波法、電磁感應(yīng)法等，為此鉆井技術(shù)工程師要靈活地應(yīng)用這些先進(jìn)性的信息傳達(dá)技術(shù)，就務(wù)必要深入地了解與掌握這些技術(shù)的特點(diǎn)與性能，熟悉每種技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，從而為往后更有效的應(yīng)用提供知識(shí)支撐。

3 自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)的開(kāi)發(fā)建議

從現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)的研究與推廣情況來(lái)看，自動(dòng)化智能化的鉆井新技術(shù)確實(shí)獲得了一定的落實(shí)成效，并且不少的自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)已經(jīng)逐漸被廣泛應(yīng)用至石油鉆井的各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)階段、各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)有效提高石油開(kāi)采項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益起到了良好的促進(jìn)作用。然而與其它發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)所開(kāi)發(fā)、推廣與應(yīng)用的自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)仍然存在著一些問(wèn)題與不足，主要表現(xiàn)在技術(shù)性能、程序步驟等層面上，例如現(xiàn)階段我國(guó)鉆井項(xiàng)目當(dāng)中所運(yùn)用的井口的自動(dòng)化與智能化程度比較弱，很多先進(jìn)、優(yōu)秀的技術(shù)、設(shè)備、工具都是完全依賴于國(guó)外進(jìn)口，在很大程度上難以擺脫國(guó)外的技術(shù)支持。除此以外，目前我國(guó)的鉆井新技術(shù)在實(shí)際的使用期間，其的安全性、有效性、穩(wěn)定性等特征性能仍然需要進(jìn)一步地完善，否則其會(huì)給整個(gè)石油開(kāi)采項(xiàng)目帶來(lái)不必要的風(fēng)險(xiǎn)因素。所以，對(duì)于石油鉆井新技術(shù)，我們務(wù)必要著重強(qiáng)調(diào)與重視自動(dòng)化智能化鉆井技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)工作，不斷引進(jìn)先進(jìn)良好的技術(shù)、工藝、設(shè)備、觀念，進(jìn)而在根本上提升當(dāng)代自動(dòng)化智能化鉆井新技術(shù)的具體性能，不斷增強(qiáng)鉆井工程的效率與質(zhì)量，行之有效地減少石油鉆井的總成本，從而科學(xué)有效地提高當(dāng)代石油鉆井項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

總而言之，國(guó)家要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略就務(wù)必會(huì)在一定程度上提高當(dāng)代的石油需求量，為此石油行業(yè)要更好地適應(yīng)社會(huì)要求、完成新的產(chǎn)業(yè)改革，就必須從鉆井技術(shù)出發(fā)，從根本上為高效、安全、科學(xué)、穩(wěn)定的石油開(kāi)采項(xiàng)目提供可行的落實(shí)手段，所以石油行業(yè)務(wù)必要重視與支持自動(dòng)化智能化的鉆井新技術(shù)，從計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)、鉆井工具、信息傳達(dá)技術(shù)、供電系統(tǒng)等方面出發(fā)，不斷完善與規(guī)范當(dāng)前的鉆井技術(shù)體系，從而促使石油鉆井新技術(shù)逐漸向自動(dòng)化、智能化、信息化、穩(wěn)定化、安全化、綜合化的方向發(fā)展。

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