國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與建議

周益文

摘要：石油是重要的工業(yè)能源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的驅(qū)動(dòng)力，在石油開采中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)能夠提升開采效率，減少開采過程中的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的破壞。從我國(guó)重工業(yè)起步到現(xiàn)在，經(jīng)過國(guó)家的大力投入和科研人員的努力研究，我國(guó)的石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)有了很大的突破。本文將從石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用展開闡述，并對(duì)該項(xiàng)技術(shù)未來的發(fā)展提供自己的建議。

關(guān)鍵詞：石油開采;鉆機(jī);自動(dòng)化技術(shù)

鉆井在石油開采中有著重要的作用，石油鉆機(jī)技術(shù)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(xiǎn)性，石油工人深入井底，如果井中冒出有毒的化學(xué)氣體，石油工人的生命安全會(huì)受到威脅，而鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠減少體力工作，保證工人的安全，同時(shí)提升鉆探的速度，這對(duì)提升石油開采速度有巨大幫助。

1我國(guó)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

1.1變頻傳動(dòng)和晶閘管整流傳動(dòng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用

得益于交流變頻傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，電力拖動(dòng)技術(shù)已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大部分鉆機(jī)，電動(dòng)鉆機(jī)具有頻率快、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)鉆機(jī)市場(chǎng)上大部分產(chǎn)品都是電動(dòng)鉆機(jī)。國(guó)內(nèi)有自主研發(fā)出變頻器的品牌，但是質(zhì)量與西方老牌電子品牌生產(chǎn)的變頻器有較大差別，國(guó)內(nèi)公司認(rèn)可度低。交流鉆機(jī)的工作模式分多傳動(dòng)直流母線和單傳動(dòng)一對(duì)一，區(qū)分方式是直流母線處理方式的不同。多傳動(dòng)模式成本低、結(jié)構(gòu)比較嚴(yán)密，在購(gòu)人新鉆機(jī)時(shí)可以將這兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)納入考慮范圍，改造舊鉆機(jī)時(shí)可以選擇單傳動(dòng)模式，單傳動(dòng)模式有更好的兼容能力。

1.2電動(dòng)鉆機(jī)動(dòng)力源形式多樣

柴油發(fā)電的發(fā)電機(jī)組是電動(dòng)鉆機(jī)的主要電力來源，發(fā)電機(jī)組除了為頂驅(qū)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(shí)控制多個(gè)發(fā)電機(jī)，并分析負(fù)載數(shù)據(jù)，同時(shí)能給各機(jī)組分配輸出功率。智能控制系統(tǒng)還能對(duì)發(fā)電機(jī)組的硬件提供保護(hù)。國(guó)外的發(fā)電機(jī)組掌握了智能控制系統(tǒng)及其他技術(shù)的核心，國(guó)外品牌的發(fā)電機(jī)組占據(jù)了大部分市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的大部分鉆井都用的國(guó)外品牌的發(fā)電機(jī)組。然而在國(guó)內(nèi)科研人員的努力下，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的發(fā)電機(jī)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(jī)組發(fā)電，電動(dòng)鉆機(jī)的動(dòng)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(diào)至與鉆井用電一致的壓力，再進(jìn)行接人。工業(yè)電網(wǎng)具有穩(wěn)定和強(qiáng)度高的特點(diǎn)，接人工業(yè)電網(wǎng)能夠減少柴油發(fā)電機(jī)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(jìn)使用，并且會(huì)對(duì)地方用電產(chǎn)生負(fù)面影響。

1.3基于PLC的數(shù)字控制系統(tǒng)成為鉆機(jī)控制核心

大部分鉆機(jī)后臺(tái)都只有一臺(tái)控制器，為了應(yīng)對(duì)意外情況，有的企業(yè)會(huì)在后臺(tái)配備一臺(tái)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(tái)控制器，但是切換過程中如果速度不夠快，設(shè)備可能會(huì)停止運(yùn)行，這是控制系統(tǒng)中的一個(gè)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(dāng)故障發(fā)生時(shí)，另一套處理器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，鉆機(jī)的運(yùn)行不會(huì)受到影響，這種新型控制器能為鉆機(jī)的運(yùn)行帶來穩(wěn)定性，成本也高于傳統(tǒng)的控制器。

1.4電機(jī)直驅(qū)方式成為新興傳動(dòng)技術(shù)

陸地石油開采范圍廣、開采點(diǎn)多，鉆機(jī)也需要經(jīng)常搬運(yùn)，而采用電機(jī)直驅(qū)動(dòng)方式的傳動(dòng)設(shè)備具有更加簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，采用這種傳動(dòng)技術(shù)的鉆機(jī)體積小，質(zhì)量也更輕，對(duì)陸地石油開采來說是非常重要的技術(shù)。

2石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展建議

2.1大力開發(fā)自動(dòng)化工具

自動(dòng)化技術(shù)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(rùn)能夠大大增加，國(guó)內(nèi)石油企業(yè)和鉆井公司都在積極地開發(fā)本國(guó)的自動(dòng)化工具，目前已取得一些成績(jī)，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)保持已經(jīng)取得的成績(jī)并對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，使本土研發(fā)的產(chǎn)品更加適應(yīng)本國(guó)的市場(chǎng)。自動(dòng)化工具技術(shù)復(fù)雜，工藝難度高，開發(fā)出來后的大力生產(chǎn)需要成熟的工業(yè)流程，中國(guó)作為世界工廠，擁有世界上最全的工業(yè)體系，如果國(guó)內(nèi)研發(fā)出自己的自動(dòng)化工具，依靠國(guó)內(nèi)的工業(yè)體系能夠很陜大規(guī)模投入生產(chǎn)，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(chǎn)品，提升國(guó)產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備的產(chǎn)品性能。

2.2加快集成控制技術(shù)開發(fā)

目前，鉆機(jī)集成技術(shù)掌握在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的公司手里，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的鉆機(jī)無法做到信息和指令的共享，而國(guó)外的集成系統(tǒng)價(jià)格高昂，采用國(guó)外的系統(tǒng)不利于控制開采成本，而本土的系統(tǒng)自動(dòng)化程度不夠。無論從市場(chǎng)需求的角度還是從國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)的角度，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)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(dòng)化鉆機(jī)技術(shù)，提高我國(guó)的石油開采效率，減少外國(guó)技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)的壟斷。

2.3提高節(jié)能水平

鉆機(jī)質(zhì)量大，鉆機(jī)的運(yùn)行非常耗電，靠柴油發(fā)電消耗大，效率低，對(duì)環(huán)境也會(huì)有污染，研發(fā)節(jié)能技術(shù)能夠保護(hù)石油開采地區(qū)的環(huán)境。靠近工業(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(qū)動(dòng)為主的發(fā)電模式轉(zhuǎn)化為工業(yè)電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)為主;使用液力耦合器能夠加快鉆機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)后續(xù)增值服務(wù)

國(guó)內(nèi)鉆機(jī)生產(chǎn)企業(yè)想要占據(jù)更高的市場(chǎng)份額，除了要加快技術(shù)的研發(fā)、做好產(chǎn)品本身，還要提供與產(chǎn)品配套的服務(wù)，鉆機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)的鉆機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可能無法解決。鉆機(jī)研發(fā)企業(yè)應(yīng)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為本公司生產(chǎn)的鉆機(jī)配備故障診斷系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠收集故障發(fā)生時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)做出分析，數(shù)據(jù)會(huì)被傳輸給制造商，這種系統(tǒng)也能對(duì)鉆機(jī)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，能夠及時(shí)識(shí)別使用壽命即將到終點(diǎn)的設(shè)備并發(fā)出警示信息。軟服務(wù)是市場(chǎng)評(píng)價(jià)一款產(chǎn)品綜合實(shí)力的重要指標(biāo)之一，國(guó)外的很多鉆井公司非常注重產(chǎn)品的后續(xù)服務(wù)，這樣不僅能收集更多關(guān)于產(chǎn)品的使用信息，幫助優(yōu)化新一代的產(chǎn)品，更能通過為客戶提供好的服務(wù)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(shù)，加快石油工人對(duì)新技術(shù)的掌握

除了自動(dòng)化技術(shù)本身，石油開采工人對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的掌握速度對(duì)自動(dòng)化技術(shù)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(shù)也在研發(fā)中，數(shù)字投影技術(shù)能夠模擬真實(shí)的開采環(huán)境，幫助石油開采人員更好地體驗(yàn)實(shí)際操作設(shè)備的感覺。這種方式仿真程度高，成本低，對(duì)石油工人的培訓(xùn)具有良好的效果。

3結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，我國(guó)的石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是和國(guó)外市場(chǎng)相比，我國(guó)的石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)起步晚、發(fā)展慢，擁有的自主研發(fā)產(chǎn)品和知識(shí)技術(shù)少，研發(fā)出的在性能等方面與國(guó)外產(chǎn)品差距大，我們應(yīng)該正視差距，加快自主研發(fā)，學(xué)習(xí)外國(guó)先進(jìn)技術(shù)，努力彌補(bǔ)不足，早日將國(guó)內(nèi)石油開采技術(shù)提升到與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家同等的高度。我國(guó)石油儲(chǔ)備豐富，開采前景廣闊，市場(chǎng)發(fā)展不完備，鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)能夠提高石油開采效率，促進(jìn)市場(chǎng)的完善發(fā)展。