鉆機(jī)智能化技術(shù)發(fā)展探究

陸曼

（中石化四機(jī)石油機(jī)械有限公司，湖北 荊州 434024）

1 引言

隨著石油鉆探工作的不斷深入和石油鉆機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷進(jìn)步，鉆井工程行業(yè)將智能化技術(shù)引入到鉆井工作中，以減少鉆井過(guò)程中對(duì)人員的需求，解放人力，用自動(dòng)程序代替高危區(qū)域工作的人員，保證生產(chǎn)安全和提高生產(chǎn)效率。

2 鉆機(jī)智能化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 應(yīng)用變頻與直流傳動(dòng)技術(shù)

在石油鉆井行業(yè)中，電力拖動(dòng)技術(shù)已成為石油生產(chǎn)行業(yè)中最為重要的生產(chǎn)技術(shù)之一，其速度優(yōu)勢(shì)和傳動(dòng)優(yōu)勢(shì)能夠明顯提高石油行業(yè)的作業(yè)效率。電力拖動(dòng)技術(shù)的發(fā)展使電機(jī)和變頻器成為電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)最重要的配置。直流傳動(dòng)因其良好的性價(jià)比，該類鉆機(jī)近年來(lái)的市場(chǎng)表現(xiàn)良好。根據(jù)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)量的不同，變頻驅(qū)動(dòng)方式可以分為多傳動(dòng)模式和單傳動(dòng)模式，多傳動(dòng)模式的技術(shù)水平較高，生產(chǎn)速度更快，性能穩(wěn)定；單傳動(dòng)模式兼容性強(qiáng)，成本低廉，具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。

2.2 規(guī)?；瘧?yīng)用電機(jī)直驅(qū)模式

在鉆機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，原動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)與鉆井泵和絞車(chē)之間運(yùn)行轉(zhuǎn)速差距明顯，變頻技術(shù)與PLC技術(shù)的飛速發(fā)展使得電機(jī)可以直接對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)、鉆井泵以及絞車(chē)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，原動(dòng)機(jī)則一直依賴鏈條、皮帶、減速箱等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。采用電機(jī)直接對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)可以取得良好的效果，減少傳動(dòng)鏈，提高效率，降低維保成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 鉆機(jī)智能化系統(tǒng)的應(yīng)用方式

鉆機(jī)智能化系統(tǒng)應(yīng)用主要表現(xiàn)為全功能、全過(guò)程的自動(dòng)化，首先要實(shí)現(xiàn)的是鉆機(jī)裝備的完全機(jī)械化，以往鉆機(jī)需要人工進(jìn)行鉆桿上卸扣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且鉆頭在作業(yè)過(guò)程中容易受到損傷，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使用完全機(jī)械化的手段進(jìn)行鉆桿的拆卸，能夠有效加快作業(yè)進(jìn)程。鉆機(jī)智能化系統(tǒng)可極大地提高鉆井管柱處理的自動(dòng)化、智能化水平，實(shí)現(xiàn)井口等高危復(fù)雜作業(yè)面無(wú)人化，實(shí)現(xiàn)鉆井的遠(yuǎn)程操作、管控，安全且高效。

3 鉆機(jī)智能化發(fā)展過(guò)程中遇到的主要障礙

3.1 沒(méi)有成熟完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于鉆機(jī)智能化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我國(guó)相對(duì)起步較晚，技術(shù)操作不夠成熟，智能化程度較低，不同型號(hào)之間鉆機(jī)操作缺乏共通性，嚴(yán)重影響設(shè)備的工作效率。司鉆房的操作系統(tǒng)管理不規(guī)范，對(duì)設(shè)備操作的要求和培訓(xùn)工作不到位，有設(shè)備濫用盜用的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 對(duì)電機(jī)的開(kāi)發(fā)力度不足

針對(duì)電機(jī)的定制化開(kāi)發(fā)力度問(wèn)題，需要鉆機(jī)電機(jī)的是一系列的產(chǎn)品協(xié)同協(xié)作，在對(duì)某種參數(shù)或者部位進(jìn)行調(diào)控時(shí)，必然會(huì)影響到設(shè)備其他部位的應(yīng)用，造成設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，嚴(yán)重影響設(shè)備成本。首先，不同鉆機(jī)之間功率級(jí)別不同，國(guó)內(nèi)直流設(shè)備和交流設(shè)備種類較多，在進(jìn)行設(shè)備更換與調(diào)試時(shí)不同種類供電設(shè)備驅(qū)動(dòng)存在個(gè)性化特點(diǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備的聯(lián)合使用。因此，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)還需要完成對(duì)電機(jī)的一體化設(shè)計(jì)。

另外，我國(guó)高防護(hù)等級(jí)的電機(jī)設(shè)備嚴(yán)重缺乏，應(yīng)用于海洋工程中的鉆機(jī)需要在海底工作，工作環(huán)境復(fù)雜，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備需要滿足防護(hù)等級(jí)要求。但就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)高防護(hù)電機(jī)等級(jí)普遍受到散熱性能的影響而無(wú)法滿足工程項(xiàng)目的需要，進(jìn)口設(shè)備雖然能夠滿足施工要求，但是也相應(yīng)提高了成本，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在鉆機(jī)智能化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，要注意從生產(chǎn)需求出發(fā)，將井架、泥漿泵以及絞車(chē)等設(shè)備參數(shù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸?shù)姐@機(jī)生產(chǎn)使用管理部門(mén)，并及時(shí)對(duì)設(shè)備異常情況報(bào)警，從而提高設(shè)備生產(chǎn)的安全性和可靠性。

3.3 管柱自動(dòng)化處理技術(shù)研究投入不足

管柱處理包括接單根、起下鉆、下套管等，作業(yè)時(shí)間占鉆井總時(shí)間的三成左右，且均是由人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，且存在極大的危險(xiǎn)性?，F(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)于管柱自動(dòng)化處理技術(shù)有著迫切的需求。國(guó)內(nèi)相關(guān)的廠商也相繼針對(duì)管柱的自動(dòng)化處理技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，但相較于國(guó)外的同類企業(yè)，我國(guó)在技術(shù)創(chuàng)新以及研發(fā)投入上皆存在很大的差距。為此，國(guó)內(nèi)鉆井設(shè)備廠商應(yīng)加大技術(shù)研發(fā)投入，打開(kāi)思路，求實(shí)創(chuàng)新，貼合現(xiàn)場(chǎng)需求，確保為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)提供可靠、適應(yīng)性廣的全功能產(chǎn)品[1]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鉆機(jī)智能化技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前鉆井設(shè)備發(fā)展的必然方向，可以有效提高石油開(kāi)采的效率，提高施工的安全性，降低風(fēng)險(xiǎn)，解放人力。對(duì)常規(guī)鉆機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化與智能化升級(jí)需要設(shè)備硬件與軟件兩方面的協(xié)同作用，升級(jí)之后可以滿足施工安全性、自動(dòng)化的要求，減少人力資源的投入，大大降低企業(yè)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。