淺析石油鉆機(jī)中的新技術(shù)及應(yīng)用

劉爽

（中石化四機(jī)石油機(jī)械有限公司，湖北 荊州434000）

1 引言

新時(shí)期，石油開采行業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何滿足更高質(zhì)量的能源需求、優(yōu)化開采作業(yè)成為石油單位攻堅(jiān)克難的主要方向。石油鉆井作業(yè)是一切工作的基礎(chǔ)，同時(shí)，其工作程序及工作環(huán)境也較為復(fù)雜，石油鉆機(jī)作業(yè)的技術(shù)質(zhì)量將直接影響到鉆井作業(yè)的效率。當(dāng)前，我國(guó)多數(shù)石油企業(yè)積極借鑒國(guó)外石油開采的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)的開采經(jīng)驗(yàn)，使得大量新技術(shù)融入石油鉆機(jī)中，為我國(guó)石油開采行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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)

我國(guó)的石油鉆機(jī)曾長(zhǎng)期采用機(jī)械傳動(dòng)的方式，主要依靠柴油機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而部分西方發(fā)達(dá)國(guó)家則較早地開始了電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用。20世紀(jì)80年代末期，我國(guó)自主研發(fā)了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)依靠采用直流驅(qū)動(dòng)形式的2J45D 陸地電動(dòng)鉆機(jī)，為石油鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)末，電子電力信息技術(shù)發(fā)展迅猛，直到今天仍然呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，這就為變頻技術(shù)應(yīng)用于石油鉆機(jī)提供了條件。當(dāng)前，我國(guó)石油開采領(lǐng)域的變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)居于世界前列，變頻點(diǎn)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的鉆進(jìn)深度可以達(dá)到3000～12000m 的優(yōu)質(zhì)效果。

變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的電能驅(qū)動(dòng)技術(shù)，具有能耗低、效率高的顯著優(yōu)勢(shì)，在可持續(xù)發(fā)展的背景下，其全面取代柴油驅(qū)動(dòng)是必然趨勢(shì)，這一技術(shù)的大量應(yīng)用也為企業(yè)的節(jié)能減排工作提供了很大支持。近年來(lái)，隨著變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)在石油鉆機(jī)中的深入應(yīng)用，專業(yè)人員經(jīng)過(guò)持續(xù)的實(shí)踐摸索與系統(tǒng)的理論研究，已經(jīng)研發(fā)出了全數(shù)字交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)鉆機(jī)，這一鉆機(jī)的應(yīng)用價(jià)值更加突出，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、維護(hù)便利，對(duì)于復(fù)雜作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)程度極強(qiáng)，也將實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

2.2 自動(dòng)送鉆技術(shù)

自動(dòng)送鉆技術(shù)也是一種嶄新的石油鉆機(jī)技術(shù)，在實(shí)踐應(yīng)用中展現(xiàn)出了較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。利用自動(dòng)送鉆技術(shù)，在鉆機(jī)正常鉆進(jìn)的過(guò)程中，無(wú)需通過(guò)傳統(tǒng)的司鉆人員組織調(diào)節(jié)的形式，即可以依照規(guī)范要求完成對(duì)鉆壓、鉆速的調(diào)節(jié)工作。采用自動(dòng)送鉆技術(shù)的鉆進(jìn)系統(tǒng)是一個(gè)彈性系統(tǒng)，在其車頭和絞車之間有一個(gè)游車、鉆柱系統(tǒng)協(xié)調(diào)構(gòu)成的基礎(chǔ)部分。這一技術(shù)的最顯著優(yōu)勢(shì)就在于其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的摩擦力相對(duì)較小，與傳統(tǒng)司鉆操作技術(shù)相比，自動(dòng)送鉆避免了手動(dòng)操作的干擾，打破了人工給進(jìn)的不均勻力度限制，也避免了各種不同類型的摩擦，將摩擦力控制在了相對(duì)較小的范圍內(nèi)，這對(duì)于保障井底鉆進(jìn)系數(shù)及整體工作的準(zhǔn)確性具有重要作用。

2.3 鉆機(jī)網(wǎng)電改造節(jié)能技術(shù)

當(dāng)前，為了落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的基本目標(biāo)，“油改電”已經(jīng)成為石油鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果具有重要意義。具體來(lái)說(shuō)，鉆機(jī)的網(wǎng)電改造主要包括電動(dòng)鉆機(jī)網(wǎng)電改造和機(jī)械鉆機(jī)網(wǎng)電改造。兩者的工作流程具有較高的一致性，均是依托于油區(qū)內(nèi)部的高壓網(wǎng)電，使得高壓網(wǎng)電經(jīng)由變壓器、無(wú)功率補(bǔ)償裝置、濾波裝置等被處理，在處理工作完成之后，其會(huì)輸出相應(yīng)的交流電，再將這項(xiàng)交流電輸入原配的電控系統(tǒng)，即VFD、SCR，以此來(lái)為驅(qū)動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵等設(shè)備的工作提供動(dòng)力，為后續(xù)的鉆井操作打下基礎(chǔ)。

2.4 計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)

計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)是應(yīng)對(duì)石油鉆井自動(dòng)化程度提高的必要技術(shù)，可以減少因控制數(shù)量增加帶來(lái)的效率問(wèn)題。在鉆井工作中，集成化的控制系統(tǒng)主要采用PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表系統(tǒng)、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等各類系統(tǒng)的集約化管理，這大大提升了信息的收集與整合效率，為保障鉆井作業(yè)的有序進(jìn)行打下了基礎(chǔ)[1]。

國(guó)外的集成控制技術(shù)起步較早，尤其是美國(guó)國(guó)民油井的電子司鉆CyberBase 和阿克公司的鉆進(jìn)可視化系統(tǒng)Drillview更是得到了世界范圍內(nèi)的認(rèn)可。而我國(guó)的相關(guān)研究與實(shí)踐起步較晚，但是近年來(lái)的發(fā)展速度也明顯加快，逐漸與我國(guó)石油行業(yè)的發(fā)展保持了一致性。20世紀(jì)末，我國(guó)部分學(xué)者開始了針對(duì)全數(shù)字鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)的嚴(yán)控，主要采用微處理器作為依托，進(jìn)行基礎(chǔ)的軟件控制，該系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)作業(yè)問(wèn)題、保護(hù)、顯示的基礎(chǔ)功能。近年來(lái)，集成控制技術(shù)不斷升級(jí)，大大便利了石油單位的現(xiàn)代化管理，也切實(shí)提高了石油鉆井操作的工作效率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石油鉆機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用在實(shí)踐中展現(xiàn)了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為石油開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的技術(shù)支撐。專業(yè)人員與研究學(xué)者應(yīng)當(dāng)繼續(xù)關(guān)注新技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新，準(zhǔn)確把握石油鉆井中涌現(xiàn)出的新問(wèn)題、總結(jié)針對(duì)性的新方法，并形成具有指導(dǎo)價(jià)值的新經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)石油鉆井工作全面智能化、自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程。