試論鉆井平臺電控系統的發展趨勢

栗慧燕 熊寧香

（中國石油集團海洋工程有限公司鉆井事業部，天津 300280）

1 鉆井平臺電控系統的發展背景

一個國家的資源開發量會影響到這個國家的能源穩定性甚至是經濟安全。而油氣資源的開發量更是對整個國民經濟的發展具有至關重要的意義。目前我國國內油氣工業發展存在著加快發展速度與資源短缺的矛盾、環境友好型社會與環境污染問題的矛盾等一系列的問題，而國外油價又在不斷地攀升，使得油氣資源供需矛盾日益明顯并嚴重阻礙了我國經濟的發展。因此，提高油氣資源的產量、增加油氣的開發已經成為我國實現能源可持續發展的一大戰略要點，而要解決這一系列的問題就不得不加快油氣開發進程和發展我國的石油裝備工業。在這樣的背景下，我國鉆井平臺的相關裝備都在不斷更新完善，因電動鉆機的電控系統發展將會對整個石油工業的開采量產生較大的推動作用，各國的研發人員對其的開發研究重視程度也很高。

2 我國鉆井平臺電控系統的發展趨勢

2.1 電控系統發展智能化

近幾年來智能化相關技術獲得了突飛猛進的發展，我國也進入了智能化鉆機電控系統的研究和技術開發階段。主要原理是將智能化技術與現代控制理論相結合。預計創造出的智能化鉆機電控系統可以按照鉆井平臺實時工況自動完成設計任務；并擁有自診斷功能，從而在實際工作中減少人為因素和失誤以及設備工具的故障率。

具體來講，智能化鉆機電控系統的第一大優點是電控系統在鉆機正常工作的情況下可以快速而準確地獲得實時數據，并由控制中心進行整體控制、依據預測算法庫和原始數據庫，對電動鉆機智能化的正常運行進行雙重保證。

智能鉆具電控系統技術的另一大優點是可以聯接井下的全部分離部件，這一聯接是由能傳輸數據到其他部件且相互沒有電氣聯接的變送器構成。在這一功能中智能鉆具系統的雙向傳輸數據速率可達2Mb/s。

總得來說，智能化鉆機電控系統不僅能夠支持高精度隨鉆測井儀器，還可以協調控制井下機械裝置，因此它的開發應用必將是未來電控系統的發展方向。

2.2 電控系統發展網絡化

電控系統發展網絡化的實現方式主要有兩種：第一通過網絡將各控制檢測等部件相連；第二將鉆井過程所需的資源進行共享，因而分為了現場總線網絡和外部網絡。現場總線網絡是指電控系統先將發電控制單元、傳動柜、PLC、HMI等相連接，再將多臺鉆機聯網，建立企業內網，來對各個電動鉆機進行調度以實現最優組合。

現場總線網絡的布置，既包括地面以上的網絡布置，也包括在井下的相關網絡布置。井下的每個儀器設備都具備有檢測或中繼數據功能的節點。而這些節點有一個共同特點：具有唯一的地址。這種電控系統的設計研究使得鉆井平臺上的不同儀器設備間的信息傳輸可通過網絡協議軟件和硬件進行雙向通訊，即不僅能夠高速傳出井下相關開采數據，還可以將相關工作人員的指令傳入井下儀器設備，使相關開采設備受到人為的一些約束性。外部網絡則是指電控系統與外部其他控制系統相連的部分，其主要功能是對鉆機的進行遠程控制和無人化操作。若將這兩部分網絡建成便可極大地提高鉆井的安全可靠性和生產效率，因此必將成為未來電動鉆機電控系統的另一發展方向。

2.3 電動鉆機電控系統發展開放化

電動鉆機的電控系統開放化簡單來說就是實現電控系統的互操作性、可移植性、可擴展性和可互換性等幾大特點，具體來說就是對電控系統軟硬件統一相關標準，使其可以進行互相聯接，進而可以在不同的平臺上有效地運行并能與其他應用系統相互操作，形成用戶交互的統一風格。

而且近幾年隨著計算機軟硬件技術的不斷發展，研制出可配置自動鉆機系統已經不再是難題。現已研發出來的開放性系統軟硬件的柔性很好，其基本配置也較易改變，從而可以讓第三方在原系統配置上進行開發。而且有第三方軟硬件作為系統的擴展，也可以實現數據共享。開放化電控系統因其方便生產管理，并可提高鉆井效率的特點也必將成為電控系統的又一發展方向。

結語

科學技術的發展是無止境的，仍有許多未知領域需要人們的不斷探索發現，雖然近幾年來控制策略、控制技術和控制裝置得到了較大的發展促進了電控系統理論的完善和電動鉆機性能的提高，但具體到鉆井平臺的電控系統的實際應用研發上，我們仍面臨許多問題亟待解決，如研發智能控制器的使其用微控制器對柴油發電機組的進行自動控制和研究開發電控系統中自適應與專家決策系統，提高鉆機智能化水平的問題以及研究電控系統軟硬件的兼容性和井下測量診斷相關技術問題。然而就目前來看鉆井平臺的電控系統智能化、網絡化、開放化是必然趨勢，若能盡快實現必將對現代鉆機的發展產生極為深遠的影響。而從長遠來看，國外正在研發完善的新型激光石油鉆機，一旦研發成功用于生產實踐便會很快突破現代鉆機電控系統的發展范疇。

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