世界首臺全自動陸地鉆機在二疊紀盆地誕生

美國Nabors公司聯手埃克森美孚（Exxon 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油區之一的二疊紀盆地（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”，負責鉆臺上所有作業，包括起下鉆柱、現場排列鉆柱等。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，目前在鉆第2口井。實踐證明，美國Nabors公司與埃克森美孚公司歷經5年研發的自動鉆機，充分融入當今世界上的各種先進技術，包括機器人、自動化、數據計算等技術，提高了鉆機各方面優化協調能力。自動鉆機配備2套Nabors公司專用自動鉆井作業軟件，包括Nabors SmartSLIDE軟件和SmartNAV軟件。這些軟件在現場使用2年，并且業已應用到Nabors公司的30%鉆機作業。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。另外，鉆機自動起下鉆系統能夠以1800英尺/小時的速度處理下放套管。

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

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

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公司，也促進了新型PaceR801鉆機的誕生。在實際現場作業中，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接。而且鉆臺上聯接45英尺長單根鉆柱時間，已經縮短為不到1分鐘。此外，鉆井時遇到有一定危險性作業時，只有鉆井機器人操作，鉆臺員工已經全部撤離危險區域。

當前，在最新型自動鉆機的現場使用中，存在3個方面問題。一是所有自動控制系統缺乏可以互通與互換的交流語言，統一編碼。二是自動鉆機井底鉆頭位置，有越來越多的數據需要傳回地面進行處理；根據最新科技信息，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據，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，已經明確自動鉆機擁有150個基本參數，但是目前尚無完善的數據標準，統一命名與處理這些參數。