管柱自動化處理系統在鉆機改造升級中的應用

倪沛增

（中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司，陜西西安 710018）

管柱自動化處理系統在鉆機改造升級中的應用

倪沛增

（中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司，陜西西安 710018）

在進行鉆井作業的過程中，工作人員的勞動強度較大，且施工中具有較高的危險系數，有時施工所處的環境也十分惡劣，因此，我們需要針對當前鉆井作業中的問題，從而提出一些管柱自動化的處理相關方案，這樣才能使得鉆井施工中的危險系數得到有效控制，最終保障我國使用鉆井施工的順利。

管柱；自動化；處理系統；鉆機；改造升級

當前我國的石油鉆井一般采用的是電驅動的鉆井技術，而這種技術應用在井深度為5×103m 以上的鉆井作業中所需要花費的周期較長，這是因為該種類型的井往往具有較為復雜的地質結構，這種復雜的地質結構會使得鉆井過程中的消耗變大，從而使得鉆井的下鉆和起鉆的次數都增加。有時，在針對較深井的施工作業中，鉆井的消耗時間為平均鉆井時間的30%以上。根據不完全統計，在進行5×103m 的石油井鉆井過程中，一般需要建立一百多個立柱，當鉆井的深度超過7×103m 時，需要的立柱數量將更多。[1]傳統的鉆井方法，需要專業的人員在外面長期的駐守，因此在施工作業中具有較高的危險系數。而在外環境中進行外鉗工和內鉗工的施工則具有較大的施工強度，且施工的效果低下。而石油井的井架施工往往具有十分高的危險系數，且施工的環境也十分惡劣。

1 管柱的自動化處理系統分析

一般來說，在進行鉆井機的關注自動化改造的設備一般是動力貓道，集控以及氣控指梁等。

1.1 動力貓道的分析

動力貓道一般是通過無線遙控以及本地應急和集成司鉆幾個方法進行的，且這些控制方法都有著不同的優先級別以及不同的操作權限。因此，在具體的施工作業中，需要對不同的控制方法采取不同的操作終端權限，才能使得設備正常的運行。而設備的控制程序往往是對貓道本體傳感器的信號進行反饋，從而在設備的控制器的邏輯運算中使得管柱的自動化控制等操作功能得到實現，這樣既使得工作的效率得到大大的提升，還使得人力被有效節約，使得人力資源得到合理的配置。而現代化的動力貓道和傳統的貓道相互比較，其在控制方式方面具有較大的優勢，且自動化的程度較高，因此現代化的貓道較為智能化。

1.2 鐵鉆工分析

鐵鉆工一般采用的是電液的控制方式，因此其在運行的過程中往往是依靠施工前準備好的預設程序的邏輯執行，所以可以在施工中實現一鍵式的操作控制。一般利用集成司鉆控制和遙控盒的控制方式使得設備卸扣作業中的無人操作，進而保障了施工中的內鉗工和外鉗工可以遠離井口，這樣有便于安全系數的提升，并在一定程度上減少了人員的操作強度。在設備的自動模式下，進行旋扣等操作一般一氣呵成，所以應用在現場具有較高的工作效率。

1.3 集成司鉆控制系統分析

管柱自動化系統若想保持正常的運行，需要配備專門的人員進行操作。為此，需要在原有的控制系統中加入一些專門控制管柱的司鉆系統，而這種系統需要結合多功能的座椅，從而使得人機界面的系統得到顯示，因此稱其為司鉆控制系統。該系統實現了司鉆設備的所有操作，對于現場的設備狀態的運行監控以及操作制定的各種提示等均具有關鍵性的作用。

首先，設備的狀態監控是對現場所有數據的收集，從而把收集到的信息進行集中化的處理，隨后把設備所收集到的數據輸送到人機控制截面，從而對管柱處理的有關參數進行相應的分析。這其中包含設備當前所處的地理位置、設備的運行速度和設備的即時溫度等情況。此外，對于設備目前的作業條件也需要進行一定的判斷。

其次，管柱自動化操作的提示需要和多功能的操作手柄和鍵盤搭配使用。利用人機的交互截面對不同的提示進行操作可以實現多個管柱設備的控制。而多功能的座椅除此之外還有系統的急停功能等，以便實現設備的緊急控制。

此外，管柱自動化處理系統在報警消息的提示功能方面需要一個相互匹配的數據庫。而設備的傳感器所接收到的信息會在人機界面上顯示出來，若出現設備的異常情況，將會第一時間發現報警信息，而設備的監察人員將會根據設備的報警信息對出現問題的地方進行判斷。比如中控室獲得系統報警的壓力值，將會第一時間對報警值進行判斷，從而對系統的壓力值進行合理的調節。

2 結束語

對管柱自動化處理系統在鉆井升級改造中的應用進行分析，為了使得管柱的自動化處理系統和原鉆井系統保持較好的集成狀態，同時使得設備的功能被全部發揮出來。需要對原有的設備進行改造和升級從而提高原有井架的強度，提高其負荷保準。此外，還需要注重井場地面的平整處理，以便滿足動力貓道對平整度的要求。同時，在進行鉆臺布局方面，要對鐵鉆工等鉆房的位置進行安置。若設備需要增加液壓管以及電纜等，需要進行合理的規劃和布置。在原有的鉆井中加入動力貓道以及鐵鉆工等設備可以使得管柱處理過程更加趨于自動化，減少人員的操作，進而保持人員和井口的距離，從而維持工作的安全環境，保障施工作業的安全性和穩定性，此外，還可以提高傳統井的工作開采效率，提升作業質量，減輕工作人員的工作量，實現人力資源的合理配置。

Application of Pipe String Automation Processing System in Drilling Rig Upgrade

Ni Pei-zeng

In the process of drilling，the labor intensity of the staff is relatively large，and the construction has a high risk coefficient，and sometimes the construction environment is very bad，so we need to deal with the current drilling problems，So as to put forward some related solutions of string automation，so as to make the risk coefficient in drilling construction be effectively controlled，and ultimately to ensure the smooth use of drilling in China.

pipe string；automation；processing system；rig；transformation and upgrading

TE928

A

1003-6490（2017）06-0235-01

2017-05-02

倪沛增（1984—），男，陜西西安人，工程師，主要從事石油鉆井工作。