淺析石油鉆機(jī)中的新技術(shù)及應(yīng)用

劉登，陳元欣，馬超

（中國(guó)石油寶雞石油機(jī)械有限公司鉆機(jī)分公司，陜西 寶雞 721000）

對(duì)于鉆井作業(yè)而言，具有較大的投資，同時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)也較高，并且工作環(huán)境較為惡劣。在一定程度上講，鉆井裝備技術(shù)含量對(duì)速度具有嚴(yán)重影響，并影響著設(shè)備安全等。在當(dāng)前形勢(shì)下，和國(guó)外鉆井技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)較為落后。隨著石油鉆井裝備企業(yè)的發(fā)展，在科研資金方面投入越來越大，在鉆機(jī)方面，石油開采單位新技術(shù)研究愈發(fā)加快。因此，我國(guó)將會(huì)提升鉆井裝備水平，縮小和國(guó)外之間的距離，促進(jìn)石油鉆井技術(shù)的快速化發(fā)展。

1 石油鉆機(jī)技術(shù)應(yīng)用的重要作用

對(duì)于我國(guó)而言，在石油資源開采上，環(huán)境尤為復(fù)雜，要想真正確保鉆井能夠有效進(jìn)行，作為石油企業(yè)，應(yīng)投入一定的資源，從事生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。和相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門進(jìn)行對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，石油產(chǎn)業(yè)具有較大的投資規(guī)模，同時(shí)工作也具有極大的負(fù)荷，風(fēng)險(xiǎn)很大。針對(duì)這樣的情況，作為石油企業(yè)，要想在真正意義上確保石油開采速度，提高開采活動(dòng)的安全性，最終提升經(jīng)濟(jì)效益，保證區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活需求相吻合。應(yīng)以需求為基準(zhǔn)，更新升級(jí)技術(shù)設(shè)備。在石油生產(chǎn)過程中，鉆機(jī)技術(shù)占有一定地位，并發(fā)揮著重要性作用。在一定程度上講，鉆機(jī)技術(shù)自身的穩(wěn)定性能對(duì)石油鉆井作業(yè)安全性具有嚴(yán)重影響。從經(jīng)驗(yàn)角度講，良好利用石油鉆機(jī)，在一定時(shí)間范疇內(nèi)，能夠保證石油鉆井具有較高的作業(yè)效率，還能減少一定的生產(chǎn)成本，降低費(fèi)用成本。因此，在目前形勢(shì)下，眾多石油企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，意識(shí)到鉆機(jī)技術(shù)的作用，對(duì)鉆機(jī)技術(shù)進(jìn)行深入性研發(fā)。從現(xiàn)實(shí)情況看，我國(guó)在石油鉆機(jī)技術(shù)上，和國(guó)外相比，起步很晚，存在較大的距離。要想確保石油鉆機(jī)作用的發(fā)揮，降低和國(guó)外技術(shù)的距離，并加大開采規(guī)模。部分企業(yè)應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)而形成多元化鉆機(jī)技術(shù)體系。從實(shí)際利用效果角度講，石油鉆機(jī)技術(shù)能夠滿足當(dāng)前石油鉆探需求。在這樣的情況下，應(yīng)全面分析石油鉆機(jī)新技術(shù)優(yōu)勢(shì)特征，并對(duì)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，這樣才能促進(jìn)石油鉆機(jī)新技術(shù)的全面發(fā)展。

2 石油鉆機(jī)中的新技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)

從以往石油鉆機(jī)來看，一直采用機(jī)械傳動(dòng)這樣的形式，具體而言，主要是依托柴油機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家則主要是利用電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。20世紀(jì)末期，我國(guó)研發(fā)出以直流驅(qū)動(dòng)形式為主的電動(dòng)鉆機(jī)，這種電動(dòng)鉆機(jī)是一種陸地電動(dòng)鉆機(jī)，創(chuàng)新了石油鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。隨著信息技術(shù)的快速化發(fā)展，電子電力技術(shù)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而在石油鉆機(jī)中變頻技術(shù)得到了良好的應(yīng)用。在當(dāng)前形勢(shì)下，從石油開采范疇上看，變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)占有重要地位，變頻點(diǎn)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)具有很好的效果，鉆進(jìn)深度高達(dá)10000m。對(duì)于變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)來講，是電能驅(qū)動(dòng)技術(shù)，具有一定的優(yōu)勢(shì)，如能耗較低、高效率等。在這樣的發(fā)展形勢(shì)下，會(huì)替代柴油驅(qū)動(dòng)。應(yīng)用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，為企業(yè)節(jié)能減排工作注入了一份新鮮的活力。近年來，在石油鉆機(jī)中，變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)的有效利用，在專業(yè)人員深入性實(shí)踐探討下，全數(shù)字交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)鉆機(jī)已經(jīng)被研發(fā)出來，具有極高的價(jià)值。不僅具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，在操作過程中也具有靈活性，即使面對(duì)十分復(fù)雜的環(huán)境，也能很好地適應(yīng)。

2.2 自動(dòng)送鉆技術(shù)

以往石油鉆井作業(yè)，需要一定人員數(shù)量進(jìn)行配合，具有很大的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且效率也不是十分理想，并存在一定的危險(xiǎn)指數(shù)。在當(dāng)前形勢(shì)下，在工業(yè)領(lǐng)域，自動(dòng)化控制技術(shù)具有較好的利用，因此，在石油開采行業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。利用鉆井自動(dòng)化技術(shù)，不僅能夠提高開采作業(yè)的安全性，還能減少開采成本。在石油鉆機(jī)技術(shù)中，自動(dòng)送鉆技術(shù)是一種十分新型的技術(shù)，具有較強(qiáng)的利用價(jià)值。對(duì)自動(dòng)送鉆技術(shù)進(jìn)行有效利用，鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)，不需要司鉆人員組織調(diào)節(jié)，依據(jù)具體規(guī)范，將鉆壓以及鉆速等工作完成。對(duì)于自動(dòng)送鉆技術(shù)而言，具有一定的優(yōu)勢(shì)作用，在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦力較小，和司鉆操作技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)送鉆能夠手動(dòng)操作干擾，突破人工給進(jìn)的限制，還能降防止不容摩擦力，確保摩擦力控制在一定范疇內(nèi)，對(duì)井底鉆進(jìn)系數(shù)具有十分重要的意義。針對(duì)自動(dòng)鉆井技術(shù)的研究，國(guó)外研究很早，應(yīng)用也十分靈活。從世界范圍看，對(duì)于鉆井研究，我國(guó)占有一定地位，但在鉆機(jī)自動(dòng)化方面，還存在一定的距離。目前，國(guó)內(nèi)行業(yè)技術(shù)人員也進(jìn)行了深入性研究，例如，寶石機(jī)械管柱自動(dòng)化處理系統(tǒng)，主要是利用動(dòng)力貓道以及自動(dòng)井架工，并利用智能控制器，在一定程度上替代了原有的人力強(qiáng)度工作，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在工作環(huán)境上也極為舒適。

2.3 鉆機(jī)網(wǎng)電改造節(jié)能技術(shù)

在當(dāng)前形勢(shì)下，要想在真正意義上將可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)盡快落實(shí)，對(duì)于石油鉆井技術(shù)來講，“油改電”是發(fā)展的最終目標(biāo)，并能確保節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。具體而言，鉆機(jī)網(wǎng)電在改造過程中，主要包含以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，電動(dòng)鉆機(jī)改造，第二，機(jī)械鉆機(jī)網(wǎng)電改造。這兩者在工作流程上具有相似處，都是以油區(qū)內(nèi)部當(dāng)中高壓網(wǎng)電為主，高壓網(wǎng)電會(huì)在濾波裝置，變壓器等裝置下進(jìn)行處理，當(dāng)完成處理以后，輸出相應(yīng)的交流電，最終輸入電控系統(tǒng)中，即為VDF。這樣才能對(duì)絞車、轉(zhuǎn)盤等設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，給予提供一定的動(dòng)力，給鉆井操作奠定良好的基礎(chǔ)。

2.4 激光鉆井技術(shù)

和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，激光鉆井技術(shù)具有很強(qiáng)的穿透力，能夠提升鉆機(jī)鉆進(jìn)實(shí)際速度。激光鉆井技術(shù)在實(shí)際利用過程中，作為技術(shù)人員，應(yīng)對(duì)傳感器，或者是圖像顯示系統(tǒng)進(jìn)行充分利用，這樣才能輸出鉆機(jī)鉆井時(shí)的數(shù)據(jù)信息。在這樣的方式下，在固定時(shí)間段內(nèi)，技術(shù)人員可以及時(shí)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)具體情況，全面調(diào)整鉆井技術(shù)方案，提高鉆井質(zhì)效。激光鉆井技術(shù)在利用環(huán)節(jié)，技術(shù)人員應(yīng)利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)，提高激光鉆井技術(shù)管控能力。在技術(shù)支持下，技術(shù)人員可以對(duì)激光鉆井設(shè)備參數(shù)及時(shí)地調(diào)整，最終提升鉆井實(shí)效性。

2.5 計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)

計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)在實(shí)際利用過程中，作為技術(shù)人員，應(yīng)全面優(yōu)化計(jì)算機(jī)軟件以及硬件系統(tǒng)，并進(jìn)行全面升級(jí)，這樣才能提高計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)，還能提高計(jì)算機(jī)控制水平。對(duì)于石油鉆機(jī)而言，具有多個(gè)部件，并且從工作環(huán)境角度講十分復(fù)雜?；谟?jì)算機(jī)集成控制技術(shù)利用環(huán)節(jié)，技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)行集成化管理，在集成化管理過程中，應(yīng)充分利用鉆機(jī)儀表設(shè)備以及監(jiān)控等設(shè)備，這樣才能全面優(yōu)化控制單元。在計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)下，不僅能夠自我診斷石油鉆機(jī)，還能完善設(shè)備監(jiān)控功能。對(duì)于石油鉆機(jī)內(nèi)部，應(yīng)建立鉆機(jī)運(yùn)行體系，這樣工作人員能夠依據(jù)石油開采需求，優(yōu)化開采流程，并降低一定的工作強(qiáng)度，減少石油開采時(shí)間，最終真正減少開采成本。從國(guó)內(nèi)范圍看，鉆機(jī)集成控制技術(shù)研究并不是很早。20世紀(jì)末，我國(guó)研究了全數(shù)字鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)，在微處理器作用下控制軟件，具備保護(hù)功能以及顯示功能。

3 石油鉆機(jī)未來發(fā)展趨勢(shì)

隨著交流變頻技術(shù)的快速化發(fā)展，在一定程度上講，交流變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)愈發(fā)重要，會(huì)慢慢代替可控硅直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。這種鉆機(jī)具有一定的優(yōu)勢(shì)作用，將在陸地以及海洋石油鉆機(jī)中占有一席之地。未來石油鉆機(jī)發(fā)展特征主要為以下幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）專業(yè)化鉆機(jī)得到較好發(fā)展。例如，沙漠鉆機(jī)，或者是小井眼鉆機(jī)以及斜井鉆機(jī)等，能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。（2）規(guī)模逐漸趨向于兩極化發(fā)展。對(duì)于深井石油鉆機(jī)，主要是向大型化方向發(fā)展。而輕便鉆機(jī)則是向小型化方向發(fā)展，即以車載為核心。（3）鉆機(jī)控制能夠向智能化方向發(fā)展。在目前形勢(shì)下，頂驅(qū)或者是盤式剎車技術(shù)愈發(fā)成熟。另外，電動(dòng)控制技術(shù)有所提高，同時(shí)，液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)也不斷提高。（4）堅(jiān)持人性化設(shè)計(jì)理念，將新型石油鉆機(jī)進(jìn)行有效發(fā)展。利用科學(xué)的機(jī)械自動(dòng)化以及監(jiān)控系統(tǒng)下，提升鉆井效率，并減少鉆井實(shí)際利用成本。

4 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于石油鉆井作業(yè)來講，環(huán)境極為復(fù)雜。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)鉆機(jī)研發(fā)較晚，因此影響了石油鉆井開采質(zhì)效。在當(dāng)前形勢(shì)下，石油鉆機(jī)新技術(shù)的利用，能夠真正滿足石油鉆井開采實(shí)際需求，減少對(duì)外石油的依賴，減少石油化工產(chǎn)品在價(jià)格上的不平衡，并維護(hù)能源安全。