鉆井人的自動化“DREAM”

文／本刊記者 盧凱瑞／李江輝

勝利鉆井院自主研發的“DREAM”系列鉆井管柱自動化處理系統，讓鉆井作業更加高效、安全。

春節前，由中國石化勝利石油工程公司鉆井工藝研究院（以下簡稱勝利鉆井院）自主研發的“DREAM”鉆井管柱自動化系統已在中原石油工程公司4個井隊完成配套。其中，首秀70357 鉆井隊已順利進行4 口井施工，累計進尺達11000 多米，產品使用可靠穩定，得到了甲方的高度贊揚。

“‘DREAM’是我們的名片，也是我們實現鉆井管柱操作自動化的夢想和目標。”勝利石油工程公司副總工程師兼鉆井院院長周延軍說，“鉆井管柱自動化處理系統是對常規鉆井作業方式的一次變革，讓鉆井作業邁向自動化，讓鉆井作業更加安全、高效。”

●“DREAM”鉆井管柱自動化系統在現場的應用可靠穩定。 供圖/勝利鉆井院

解放人工

不攀高峰，不知其艱難；不臨井場，不知石油工人之偉大！

烈日炎炎下，鉆井工人用雙手抬起沉重的鉆桿，協助將鉆桿吊上井架；刺骨寒風中，二層臺的井架工在數十米高空中艱難地移動鉆桿、鉆鋌；雨雪霏霏時，平臺飛濺的泥漿染黑了鉆工鮮紅的工裝……

“石油鉆井現場作業主要依靠人工操作，勞動強度大，工作環境惡劣，特別是在管柱輸送、上卸扣、起下鉆等作業環節，存在較大安全風險。”勝利鉆井院石油機械研究所副所長李進付說。

通過“機器代人”改變現有鉆井作業方式，是勝利鉆井院石油機械研究所持之以恒的一個“DREAM”。

“為鉆井工人提供更舒適的工作環境，自動化設備是必不可少的。這是我們技術攻關的初心。”勝利鉆井院副總工程師兼石油機械研究所所長蔡文軍表示。

隨著鉆機自動化技術的發展，國外一些新型鉆機、海洋鉆井平臺都配套了相應的鉆機自動化裝備，實現了鉆進、起下鉆、上卸扣、管柱排放等鉆井作業的自動化，只需兩人在司鉆房即可實現全自動“無人接管”作業，大大降低現場工人的勞動強度和作業風險。

但是，由于價格昂貴，購買國外產品無異于任人宰割。研究屬于自己的“鉆機自動化裝備”，勝利鉆井院石油機械研究所開始了披荊斬棘之路。

2009 年，在鉆機裝備自動化發展的大趨勢下，勝利鉆井院決心從鉆井管柱自動化入手，改變鉆井過程中高強度、高風險的作業環節。圍繞鉆井管柱自動化關鍵技術及設備，先后開展國家“863”、中國石化集團公司、中石化石油工程公司等級別的11 項課題進行專項研究與技術攻關。

十年磨劍

冰凍三尺，非一日之寒。鉆井管柱自動化系統的攻關，非一日就可功成。

管柱輸送、上卸扣、起下鉆，這些復雜繁重的環節，每一步都需要人工操作完成，無疑是實現管柱自動化的關鍵所在。勝利鉆井院研究團隊將這些技術列為攻關重點。

從此，研究團隊“迎著朝陽來，追著落日歸”的工作節奏發生了改變，忙起來就沒一個確定的下班時間。

每一天，研究人員都在想如何將鉆桿運上十幾米乃至數十米高的井架，如何讓顫顫巍巍吊起來的鉆桿與深入地下的部分準確連接……

“在研制自動傳送鉆桿的動力貓道時，一次現場試驗中，往井架上傳送鉆桿的裝置出現故障，鉆桿與設備一下砸了下來，萬幸的是由于試驗前進行了風險分析，制定了應急預案，沒有發生安全事故。”李進付回憶說。

在全所上下的共同努力下，鉆井管柱自動化系統的技術攻關不斷取得進展。依托科研課題，通過自主攻關，研究團隊研制了動力貓道、二層臺排管裝置、泥漿防濺盒、液壓動力集成系統、司鉆集成控制系統等自動化核心設備；通過合作研發，定制了適用現場集成配套的鐵鉆工，并優選了動力卡瓦、液壓吊卡等井口自動化工具，形成了鉆機管柱自動化集成配套技術。

2019 年，在前期工作基礎上，石油機械研究所又對管柱自動化處理系統及關鍵設備進行改進完善，研制了基于一體化司鉆椅的鉆機集成控制系統，形成了DREAM-II 鉆井管柱自動化操作系統。

DREAM-II 鉆井管柱自動化操作系統，累計獲得3 項發明專利、20 余項實用新型專利，并獲得中國石化首屆創新創業大賽優勝獎、石油石化科技成果轉化與推介會銀獎、勝利石油工程公司科技進步一等獎等多項榮譽。2020 年12 月，通過了山東省科技廳組織的技術與產品鑒定，達到國際先進水平。

功成勝利

十年磨一劍，勝利鉆井院打破了國外技術壟斷，在鉆機管柱自動化技術領域積累了豐富的經驗，具備了鉆機自動化升級改造和集成配套能力。

目前，DREAM 系列管柱自動化操作系統已在中石化石油工程公司推廣8 套、各類單元設備50 余臺，其中動力貓道39臺，7 臺銷往沙特市場。

在黃河鉆井50207 隊的施工現場，司鉆房的主副司鉆坐在舒適的座椅上，雙眼注視前方的大屏幕，兩手輕輕操作手柄，鉆井作業過程中的起下鉆、接單根等作業全部自動完成，復雜繁重的人工操作消失在了歷史的故紙堆里。

“與傳統鉆井設備相比，該裝置減少了操作人員數量，由之前的5～6 人減少到2～3 人。使用中，因操作人員不再直接接觸管柱，遠離危險區域，從本質上保證了崗位操作人員的人身安全。”蔡文軍介紹說，“鉆井管柱自動化操作系統可實現起下鉆效率15～20 柱/小時，與一支熟練井隊的工作效率相當，同時大大降低了人員的勞動強度，具有顯著的經濟性、可靠性與安全性。”

2021 年初，勝利鉆井院自主研發的國內首臺純電動二層臺自動排管裝置在中石化西南工區最深探井元深1 井使用，實現了鉆井作業二層臺的無人化操作，目前已順利完成一開鉆進。

承鉆方中原石油工程公司鉆井二公司90127 鉆井隊發來感謝信，稱該裝備將人員從繁重危險的操作中解放出來，為高效安全實施鉆井作業提供了堅實保障。

在東營高新技術產業開發區，勝利鉆井院新建了5000 平方米車間、2000 平方米室外場地，為自動化單元設備的組裝、測試及系統聯調提供了優質的生產環境。勝利鉆井院有信心，也有能力讓常規鉆井作業實現一次大的變革。