世界首臺全自動陸地鉆機在二疊紀盆地誕生

美國Nabors公司聯(lián)手?？松梨冢‥xxon Mobile）公司，近期推出最新型的PaceR801自動鉆機。這種新機型目前在美國三大油頁巖產(chǎn)油區(qū)之一的二疊紀盆地（Permian）實地鉆井，效果顯著。

新型PaceR801鉆機的最大看點，是在鉆臺上安裝一臺“全能機器人”，負責(zé)鉆臺上所有作業(yè)，包括起下鉆柱、現(xiàn)場排列鉆柱等。美國Nabors公司高管稱這部鉆機，是“世界上第一臺全自動陸地鉆機”。

截至2021年10月18日，PaceR801自動鉆機完成第一口井鉆井作業(yè)，目前在鉆第2口井。實踐證明，美國Nabors公司與?？松梨诠練v經(jīng)5年研發(fā)的自動鉆機，充分融入當(dāng)今世界上的各種先進技術(shù)，包括機器人、自動化、數(shù)據(jù)計算等技術(shù)，提高了鉆機各方面優(yōu)化協(xié)調(diào)能力。自動鉆機配備2套Nabors公司專用自動鉆井作業(yè)軟件，包括Nabors SmartSLIDE軟件和SmartNAV軟件。這些軟件在現(xiàn)場使用2年，并且業(yè)已應(yīng)用到Nabors公司的30%鉆機作業(yè)。公司計劃下一步投入使用第3個自動化鉆井軟件，即“自動排管”軟件。排管軟件使用更為簡單，只需鉆井司鉆進入鉆臺司鉆房，按下“播放”鍵，鉆機就自行完成鉆臺所有排列鉆柱作業(yè)。另外，鉆機自動起下鉆系統(tǒng)能夠以1800英尺/小時的速度處理下放套管。

在全球的自動鉆機研發(fā)過程中，專家始終關(guān)注3個指標。一是如何加快鉆臺機器人的作業(yè)速度。早期機器人雖然工作平穩(wěn)，但動作很慢。二是如何提高鉆臺機器人完成任務(wù)的工藝復(fù)雜性，即使用機器人可以雇用較低技術(shù)級別的司鉆，完成高級別司鉆才能完成的較高難度作業(yè)任務(wù)。三是如何保障鉆井作業(yè)中的員工“零傷亡”率，即在鉆井作業(yè)中絕不出現(xiàn)工傷事故。在幾十年來的自動鉆機研制中，這3個指標始終是研發(fā)人員的追求目標。

相對以前研發(fā)自動鉆機而言，埃克森美孚參與研發(fā)的新型PaceR801鉆機已經(jīng)取得長足進步。

Nabors公司從2008年起，與豪氏威馬公司（Huisman）合作，開展鉆臺機器人的研制。值得一提的是，豪氏威馬公司為中國石油與殼牌（Shell）的合資公司，“天狼星（Sirius）油井制造服務(wù)公司”制造自動鉆機。此外，Nabors公司為了加快鉆井機器人研制進程，于2017年收購由挪威國家石油公司（Equinor）資助挪威鉆井機器人初創(chuàng)公司，也促進了新型PaceR801鉆機的誕生。在實際現(xiàn)場作業(yè)中，PaceR801鉆機的排管機可以自行識別鉆柱的連接絲扣，并且用正確旋向進行絲扣聯(lián)接。而且鉆臺上聯(lián)接45英尺長單根鉆柱時間，已經(jīng)縮短為不到1分鐘。此外，鉆井時遇到有一定危險性作業(yè)時，只有鉆井機器人操作，鉆臺員工已經(jīng)全部撤離危險區(qū)域。

當(dāng)前，在最新型自動鉆機的現(xiàn)場使用中，存在3個方面問題。一是所有自動控制系統(tǒng)缺乏可以互通與互換的交流語言，統(tǒng)一編碼。二是自動鉆機井底鉆頭位置，有越來越多的數(shù)據(jù)需要傳回地面進行處理；根據(jù)最新科技信息，哈利伯頓（Halliburton）公司擁有70套新式MWD（隨鉆測量），可以將大部分井底采集數(shù)據(jù)，在井底鉆頭附近處理，不需要返回地面處理。三是在世界各大鉆機制造公司中，已經(jīng)明確自動鉆機擁有150個基本參數(shù)，但是目前尚無完善的數(shù)據(jù)標準，統(tǒng)一命名與處理這些參數(shù)。