新時代下自動化修井機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展

（長慶實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司 陜西 710018）

前言

現(xiàn)如今，我國油田修井主要為相關(guān)的小修作業(yè)，在總體作業(yè)當(dāng)中所占的比值達(dá)到85%。在小修井作業(yè)開展過程當(dāng)中，需要有效進(jìn)行起鉆和下鉆等操作。通過深入分析傳統(tǒng)修井機(jī)作業(yè)可以發(fā)現(xiàn)，在具體開展工作時共需要四名工作人員通力配合，并采取輪換的方式開展具體工作，因此對相關(guān)工作人員的專業(yè)技術(shù)水平具有較高要求。具體來說，在開展實(shí)際工作時，不僅環(huán)境比較惡劣，而且工作人員自身的勞動強(qiáng)度也相對較高，還具有一定危險性，因此需要全面促進(jìn)油田修井機(jī)的機(jī)械化和自動化發(fā)展，由機(jī)械來代替人工，全面保證作業(yè)安全性，提升修井機(jī)作業(yè)工作質(zhì)量。

1.國外項(xiàng)前自動化修井機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)修井工作開展過程中，相關(guān)工作人員需要在管柱的操作上投入大量時間和精力，在整體作業(yè)時間當(dāng)中所占的比值相對較高，而該類作業(yè)主要通過人工輔助得到完成，這極大的降低了修井作業(yè)效率。因此無論國內(nèi)還是國外在修井機(jī)自動化發(fā)展方面，都主要集中于管柱處理系統(tǒng)。在上世紀(jì)中期，相關(guān)研究人員對半自動化遙控修井機(jī)進(jìn)行研發(fā)，該類修井機(jī)的構(gòu)造簡單，而且自身重量相對較輕，具有一定的使用優(yōu)勢，其缺陷在于作業(yè)范圍比較有限，因此無法在大修作業(yè)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。通過該類修井機(jī)來開展相關(guān)修井作業(yè)，只需要配置兩名工作人員在井口處進(jìn)行輔助，便可使整體修井任務(wù)得到完成。在這之后，相關(guān)研究人員進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)了此類修井機(jī)，并將其在油田機(jī)修當(dāng)中進(jìn)行推廣。美國相關(guān)科技研發(fā)公司大力研發(fā)了PAL管柱自動傳送系統(tǒng)，其主要為四邊形平行移動機(jī)構(gòu)，可以使管柱處理的相關(guān)操作得到有效完成。與此同時，該系統(tǒng)還具有十分顯著的使用優(yōu)勢和功能，不僅可以撥動和翻轉(zhuǎn)管柱，還能夠?qū)⑵鋫魉秃团e升。通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，可以精準(zhǔn)化和快速化的移運(yùn)管柱。通過實(shí)現(xiàn)管柱處理作業(yè)的自動化和機(jī)械化轉(zhuǎn)變，可以有效縮短修井的作業(yè)周期，并降低相關(guān)工作人員的勞動強(qiáng)度，提升鉆井作業(yè)的安全性。而到了1999年，美國相關(guān)公司又對大型機(jī)械臂實(shí)施管柱抓起作業(yè)等相關(guān)處理系統(tǒng)進(jìn)行了研發(fā)和制造，其可以通過大臂旋轉(zhuǎn)對管柱進(jìn)行移送。但該系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中由于未設(shè)置滑輪和吊升等設(shè)備，所以在移送管柱時，相關(guān)工作人員需要在井下一側(cè)合理預(yù)留相應(yīng)高度的開口?，F(xiàn)如今，結(jié)合自動化修井機(jī)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，相關(guān)研究工作具體在大修修井機(jī)的自動排管設(shè)備研究方面進(jìn)行集中，同時還包括鉆臺面擺管機(jī)器人等方面[1]。

2.國內(nèi)自動化修井機(jī)研究狀況

通過深入分析常規(guī)修井機(jī)，其設(shè)計制造技術(shù)水平也得到了顯著提升，并有效得到了完善和發(fā)展，體現(xiàn)出信息化、人性化、自動化以及節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。和國外一些發(fā)達(dá)國家相比，我國目前在修井機(jī)的研究方面仍然停留在起步階段。這主要是因?yàn)槲覈谘邪l(fā)和制造自動化修井機(jī)方面的起步相對較晚，因此自身的基礎(chǔ)比較薄弱，進(jìn)而導(dǎo)致相關(guān)修井機(jī)設(shè)備的更新速度比較緩慢，無法有效提升油田修井機(jī)性能，對我國石油開發(fā)進(jìn)度產(chǎn)生了嚴(yán)重阻礙。近些年來，我國對修井機(jī)地面管柱的處理技術(shù)進(jìn)行了有效研究，而相關(guān)研究成果也得到了有效應(yīng)用，小規(guī)模的進(jìn)行推廣。在二層臺柱處理技術(shù)研究方面，相關(guān)研究成果也在不斷研制當(dāng)中，并將其在實(shí)踐當(dāng)中進(jìn)行了具體應(yīng)用，通過合理搭配自動化修井的相關(guān)工具，可以極大程度地促進(jìn)我國修井機(jī)作業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。對此，針對修井機(jī)作業(yè)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，其具體在以下幾個方面進(jìn)行體現(xiàn)。

(1)修井機(jī)部件

現(xiàn)如今，我國在自動化研究和制造相關(guān)修井機(jī)部件時，一些廠家都及時抓住發(fā)展機(jī)遇，提升了自身的發(fā)展水平，并在管柱處理自動化方面進(jìn)行集中研究。目前，許多企業(yè)針對二層臺自動排灌設(shè)備進(jìn)行了有效研發(fā)和推廣。而在這些企業(yè)之中，勝利勝動集團(tuán)占據(jù)著主導(dǎo)地位，并在油田修井用輕便型和小型管柱的處理方面取得十分顯著的研究成果，發(fā)揮出了重要的主導(dǎo)作用，與其他廠家相比，該家公司較早便已經(jīng)開發(fā)了修井作業(yè)用的動力貓道，并對相關(guān)系列產(chǎn)品進(jìn)行了具體生產(chǎn)，之后又在我國各油田作業(yè)當(dāng)中進(jìn)行了有效應(yīng)用。具體來說，主要包括自動吊卡、液壓油管鉗等相關(guān)自動化工具，其種類十分多樣，相關(guān)技術(shù)也比較成熟，這使其在機(jī)構(gòu)大量生產(chǎn)和制造方面具有良好的基礎(chǔ)和條件。

(2)自動化修井機(jī)集成控制系統(tǒng)

在液壓控制系統(tǒng)研究過程中，需要對繼電器和接觸器進(jìn)行應(yīng)用。但該類設(shè)備不僅維護(hù)難度較大，因此在自動化研究方面也存在一些不足。近年來，液壓系統(tǒng)需要有效應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，可以有效提升修井機(jī)自動化水平，并在修井機(jī)的具體控制研究工作當(dāng)中獲得了具體的研究成果。我國在升級和改造自動化修井機(jī)時，需要在對傳統(tǒng)修井機(jī)進(jìn)行研究時，需要進(jìn)一步完善控制系統(tǒng)。修井機(jī)自動化單元以及其機(jī)身保持獨(dú)立關(guān)系，這也使得兩個系統(tǒng)之間無法傳遞信息，在實(shí)際作業(yè)時容易出現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)備碰撞。所以，需要集成化處理相關(guān)獨(dú)立控制系統(tǒng)，這樣一來可以使系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息的有效共享?？梢允棺詣有蘧畽C(jī)的安全性和可靠性得到有效提升。而在對自動化修井機(jī)的集成控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和推行時，我國也具有許多自身技術(shù)實(shí)力較高的石油企業(yè)和工業(yè)企業(yè)，這對集成控制系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用起到了重要的推動作用[2]。

(3)自動化修井機(jī)動力源

目前，在修井機(jī)的動力源選擇方面，通常以柴油機(jī)為主，在使用此類動力源時，容易導(dǎo)致環(huán)境出現(xiàn)相關(guān)的污染問題，并需要對資金進(jìn)行大量投入。所以，需要針對修井機(jī)的動力源進(jìn)行改進(jìn)，并使其具有環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性以及節(jié)能性等特點(diǎn)。我國在先后時間分別對動力源進(jìn)行了具體研究，并取得了網(wǎng)電修井機(jī)等相關(guān)成果，其主要以電力作為動力源，除此之外還包括混合動力修井機(jī)。在1992年，我國便已提出以電機(jī)驅(qū)動液壓泵為動力源的相關(guān)修井機(jī)，其具有良好的安全性、節(jié)能性以及環(huán)保性。但由于受到制造技術(shù)水平等方面的限制，導(dǎo)致該類修井機(jī)直到2012年才首次被制造出來。與此同時，以電力為動力源的修井機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，存在電網(wǎng)容量以及天氣等制約條件，這也導(dǎo)致其應(yīng)用范圍不夠廣泛。在這之后，我國又誕生了油電混合動力修井機(jī)，其與單一動力源類型的修井機(jī)相比，可以有效打破電網(wǎng)容量以及天氣等因素的制約，結(jié)合具體工況對動力源隨時進(jìn)行切換。

(4)自動化修井機(jī)研制推廣現(xiàn)狀

我國在2010年首次研制自動化修井機(jī)得到成功，并在控制和人機(jī)同步運(yùn)動等方面取得了重大突破，可以有效實(shí)現(xiàn)自主上卸扣、甩管以及搶噴等相關(guān)作業(yè)。但該修井機(jī)在安全性、成本等相關(guān)方面還存在著一定不足，因此未得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。在這之后，我國相關(guān)企業(yè)采用模塊化設(shè)計理念，對全自動智能液壓修井機(jī)進(jìn)行成功研制，并在小噸位修井作業(yè)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用，取得了十分顯著的效果。目前我國對自動化修井機(jī)還在進(jìn)一步研制當(dāng)中，相信會陸續(xù)有新品誕生，從而使我國修井機(jī)的自動化水平得到提升。

3.自動化修井機(jī)的未來發(fā)展前景

(1)加大節(jié)能性、環(huán)保性以及經(jīng)濟(jì)性的重視程度

目前，我國高度重視節(jié)能減排工作的開展，而國際油價由于受到波動，所以應(yīng)在相關(guān)修井機(jī)的驅(qū)動方式選擇和應(yīng)用方面對純電力式、液壓動力式以及油電雙驅(qū)式等進(jìn)行充分考慮，以此來提升節(jié)能效果，降低修井作業(yè)的污染程度。

(2)充分實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、智能化和自動化發(fā)展

通過分析常規(guī)性修井機(jī)，各部位具有獨(dú)立性，所以還無法充分實(shí)現(xiàn)信息共享和流通。隨著我國修井機(jī)技術(shù)的不斷提升，可將現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備、監(jiān)控、儀表以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)等進(jìn)行集合，以此來構(gòu)成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。通過機(jī)械作業(yè)有效替代人工，并通過計算機(jī)來充分實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的信息共享，確保修井機(jī)的智能化操作過程得到有效完成，從而提升修井機(jī)作業(yè)效能，使作業(yè)成本得到降低。此外，對模塊化設(shè)計理念進(jìn)行應(yīng)用，可以使管柱運(yùn)移速度得到提升，降低裝卸操作難度。

(3)遠(yuǎn)程、無人修井

現(xiàn)如今，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展水平都在不斷提升，這也使得修井機(jī)研究領(lǐng)域在實(shí)際發(fā)展中對智能化技術(shù)進(jìn)行了有效推廣和應(yīng)用。而油田自動化修井機(jī)技術(shù)也在進(jìn)一步完善當(dāng)中，通過在修井設(shè)備上積極應(yīng)用各種創(chuàng)新型技術(shù)，例如在線診斷、遠(yuǎn)程操控以及數(shù)字化等，可以進(jìn)一步促進(jìn)修井作業(yè)的智能化開展，并實(shí)現(xiàn)無人化操作，全面提升修井機(jī)作業(yè)的智能化水平[3]。

4.結(jié)束語

綜上所述，在我國進(jìn)入新時代后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，對石油能源也具有了更大的需求量，但現(xiàn)如今我國在油氣資源儲量方面則有所下降，進(jìn)而增大了作業(yè)機(jī)構(gòu)的人工成本，具有較高的減員增效要求。相關(guān)石油企業(yè)對石油勘探和開采逐漸加大力度，這也極大地促進(jìn)了我國修井作業(yè)市場的發(fā)展，這使得修井?dāng)?shù)量和修井機(jī)的應(yīng)用量正在不斷增長。當(dāng)前，相關(guān)企業(yè)在油田開展井下作業(yè)時，由于人員數(shù)量不足，進(jìn)而減少了單臺作業(yè)裝置的實(shí)際操作人數(shù)，使設(shè)備的使用成本得到降低，從而使相關(guān)設(shè)備的開工率得到提升，使井下作業(yè)質(zhì)量得到充分保障。對此，需要充分研發(fā)自動化修井機(jī)，對新型修井機(jī)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從而使人員的勞動強(qiáng)度得到降低，并提高人員作業(yè)的安全性，促進(jìn)我國石油開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。