國內石油鉆機自動化技術現(xiàn)狀與建議

周益文

摘要：石油是重要的工業(yè)能源，是國民經(jīng)濟發(fā)展不可缺少的驅動力，在石油開采中應用自動化技術能夠提升開采效率，減少開采過程中的浪費和對環(huán)境的破壞。從我國重工業(yè)起步到現(xiàn)在，經(jīng)過國家的大力投入和科研人員的努力研究，我國的石油鉆機自動化技術有了很大的突破。本文將從石油鉆機自動化技術的應用展開闡述，并對該項技術未來的發(fā)展提供自己的建議。

關鍵詞：石油開采;鉆機;自動化技術

鉆井在石油開采中有著重要的作用，石油鉆機技術也在石油開采工業(yè)發(fā)展的過程中有了提高。在傳統(tǒng)石油鉆井工作中，許多環(huán)節(jié)的工作依靠人來完成，如鉆柱的安裝，石油開采還具有危險性，石油工人深入井底，如果井中冒出有毒的化學氣體，石油工人的生命安全會受到威脅，而鉆機自動化技術的應用能夠減少體力工作，保證工人的安全，同時提升鉆探的速度，這對提升石油開采速度有巨大幫助。

1我國石油鉆機自動化技術現(xiàn)狀

1.1變頻傳動和晶閘管整流傳動技術得到廣泛應用

得益于交流變頻傳動技術的發(fā)展，電力拖動技術已應用于國內大部分鉆機，電動鉆機具有頻率快、操作簡單等優(yōu)點，國內鉆機市場上大部分產品都是電動鉆機。國內有自主研發(fā)出變頻器的品牌，但是質量與西方老牌電子品牌生產的變頻器有較大差別，國內公司認可度低。交流鉆機的工作模式分多傳動直流母線和單傳動一對一，區(qū)分方式是直流母線處理方式的不同。多傳動模式成本低、結構比較嚴密，在購人新鉆機時可以將這兩點優(yōu)勢納入考慮范圍，改造舊鉆機時可以選擇單傳動模式，單傳動模式有更好的兼容能力。

1.2電動鉆機動力源形式多樣

柴油發(fā)電的發(fā)電機組是電動鉆機的主要電力來源，發(fā)電機組除了為頂驅供電也為鉆井的工人的生活提供電力。目前已有一部分鉆井使用了智能控制系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)能夠同時控制多個發(fā)電機，并分析負載數(shù)據(jù)，同時能給各機組分配輸出功率。智能控制系統(tǒng)還能對發(fā)電機組的硬件提供保護。國外的發(fā)電機組掌握了智能控制系統(tǒng)及其他技術的核心，國外品牌的發(fā)電機組占據(jù)了大部分市場，國內的大部分鉆井都用的國外品牌的發(fā)電機組。然而在國內科研人員的努力下，國內自主研發(fā)的發(fā)電機組已投入使用，并且性能穩(wěn)定，為油田發(fā)電帶來了更高的效率。

除了靠柴油發(fā)電機組發(fā)電，電動鉆機的動力來源還有工業(yè)電源，工業(yè)電源的電壓與鉆井用電電壓不一致，解決方式是用變壓器將工業(yè)用電的壓力調至與鉆井用電一致的壓力，再進行接人。工業(yè)電網(wǎng)具有穩(wěn)定和強度高的特點，接人工業(yè)電網(wǎng)能夠減少柴油發(fā)電機組發(fā)電帶來的污染，但是這種電力來源只限于靠近工業(yè)電網(wǎng)接口的鉆進使用，并且會對地方用電產生負面影響。

1.3基于PLC的數(shù)字控制系統(tǒng)成為鉆機控制核心

大部分鉆機后臺都只有一臺控制器，為了應對意外情況，有的企業(yè)會在后臺配備一臺備用控制器，如果意外情況發(fā)生，操作人員可以使用第二臺控制器，但是切換過程中如果速度不夠快，設備可能會停止運行，這是控制系統(tǒng)中的一個缺陷。為了解決這一問題，已有企業(yè)研發(fā)出了新的控制器，這種新型控制器有兩套處理器，當故障發(fā)生時，另一套處理器會自動啟動，鉆機的運行不會受到影響，這種新型控制器能為鉆機的運行帶來穩(wěn)定性，成本也高于傳統(tǒng)的控制器。

1.4電機直驅方式成為新興傳動技術

陸地石油開采范圍廣、開采點多，鉆機也需要經(jīng)常搬運，而采用電機直驅動方式的傳動設備具有更加簡單的結構，采用這種傳動技術的鉆機體積小，質量也更輕，對陸地石油開采來說是非常重要的技術。

2石油鉆機自動化技術發(fā)展建議

2.1大力開發(fā)自動化工具

自動化技術和工具能夠提高開采效率，降低開采成本和開采周期，也能更好地保證石油一線工人的安全，石油企業(yè)所獲得的利潤能夠大大增加，國內石油企業(yè)和鉆井公司都在積極地開發(fā)本國的自動化工具，目前已取得一些成績，國內企業(yè)應保持已經(jīng)取得的成績并對現(xiàn)有的產品進行優(yōu)化，使本土研發(fā)的產品更加適應本國的市場。自動化工具技術復雜，工藝難度高，開發(fā)出來后的大力生產需要成熟的工業(yè)流程，中國作為世界工廠，擁有世界上最全的工業(yè)體系，如果國內研發(fā)出自己的自動化工具，依靠國內的工業(yè)體系能夠很陜大規(guī)模投入生產，因此，開發(fā)環(huán)節(jié)重中之重，企業(yè)需要加大投入力度，提高科研水平，研發(fā)新的產品，提升國產自動化設備的產品性能。

2.2加快集成控制技術開發(fā)

目前，鉆機集成技術掌握在歐美發(fā)達國家的公司手里，國內自主研發(fā)的鉆機無法做到信息和指令的共享，而國外的集成系統(tǒng)價格高昂，采用國外的系統(tǒng)不利于控制開采成本，而本土的系統(tǒng)自動化程度不夠。無論從市場需求的角度還是從國家競爭的角度，國內的生產企業(yè)都必須加大研發(fā)集成控制系統(tǒng)的力度，早日研發(fā)出集成控制自動化鉆機技術，提高我國的石油開采效率，減少外國技術和產品對市場的壟斷。

2.3提高節(jié)能水平

鉆機質量大，鉆機的運行非常耗電，靠柴油發(fā)電消耗大，效率低，對環(huán)境也會有污染，研發(fā)節(jié)能技術能夠保護石油開采地區(qū)的環(huán)境?？拷I(yè)電網(wǎng)附近的石油開采區(qū)可以將工業(yè)電網(wǎng)連入石油開采工地，將以柴油驅動為主的發(fā)電模式轉化為工業(yè)電網(wǎng)驅動為主;使用液力耦合器能夠加快鉆機的轉動速度，石油開采效率能夠提升。

2.4開發(fā)專家故障診斷系統(tǒng)，提升鉆機后續(xù)增值服務

國內鉆機生產企業(yè)想要占據(jù)更高的市場份額，除了要加快技術的研發(fā)、做好產品本身，還要提供與產品配套的服務，鉆機結構復雜，一旦出現(xiàn)故障，牽扯的環(huán)節(jié)很多，尤其是采用了新技術的鉆機，現(xiàn)場工作人員可能無法解決。鉆機研發(fā)企業(yè)應利用網(wǎng)絡技術為本公司生產的鉆機配備故障診斷系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠收集故障發(fā)生時現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)做出分析，數(shù)據(jù)會被傳輸給制造商，這種系統(tǒng)也能對鉆機內的各個設備進行監(jiān)控，能夠及時識別使用壽命即將到終點的設備并發(fā)出警示信息。軟服務是市場評價一款產品綜合實力的重要指標之一，國外的很多鉆井公司非常注重產品的后續(xù)服務，這樣不僅能收集更多關于產品的使用信息，幫助優(yōu)化新一代的產品，更能通過為客戶提供好的服務將客戶掌握在手中，提升公司的口碑。

2.5開發(fā)數(shù)字投影技術，加快石油工人對新技術的掌握

除了自動化技術本身，石油開采工人對自動化技術的掌握速度對自動化技術的發(fā)展也有一定影響，除了通過視頻播放操作視頻外，數(shù)字投影技術也在研發(fā)中，數(shù)字投影技術能夠模擬真實的開采環(huán)境，幫助石油開采人員更好地體驗實際操作設備的感覺。這種方式仿真程度高，成本低，對石油工人的培訓具有良好的效果。

3結束語

隨著科技的發(fā)展，我國的石油鉆機自動化技術有了長足的發(fā)展，但是和國外市場相比，我國的石油鉆機自動化技術起步晚、發(fā)展慢，擁有的自主研發(fā)產品和知識技術少，研發(fā)出的在性能等方面與國外產品差距大，我們應該正視差距，加快自主研發(fā)，學習外國先進技術，努力彌補不足，早日將國內石油開采技術提升到與國外先進國家同等的高度。我國石油儲備豐富，開采前景廣闊，市場發(fā)展不完備，鉆機自動化技術的研發(fā)能夠提高石油開采效率，促進市場的完善發(fā)展。