淺析石油鉆機中的新技術及應用

劉爽

（中石化四機石油機械有限公司，湖北 荊州434000）

1 引言

新時期，石油開采行業迎來了新的發展優勢，同時也面臨著嚴峻的挑戰。如何滿足更高質量的能源需求、優化開采作業成為石油單位攻堅克難的主要方向。石油鉆井作業是一切工作的基礎，同時，其工作程序及工作環境也較為復雜，石油鉆機作業的技術質量將直接影響到鉆井作業的效率。當前，我國多數石油企業積極借鑒國外石油開采的先進技術，結合我國長期以來的開采經驗，使得大量新技術融入石油鉆機中，為我國石油開采行業的現代化發展打下了堅實基礎。

2 石油鉆機中的新技術及其應用

2.1 變頻驅動技術

我國的石油鉆機曾長期采用機械傳動的方式，主要依靠柴油機進行驅動，而部分西方發達國家則較早地開始了電驅動鉆機的實踐應用。20世紀80年代末期，我國自主研發了國內第一臺依靠采用直流驅動形式的2J45D 陸地電動鉆機，為石油鉆機驅動技術的創新奠定了基礎。20世紀末，電子電力信息技術發展迅猛，直到今天仍然呈現出良好的發展態勢，這就為變頻技術應用于石油鉆機提供了條件。當前，我國石油開采領域的變頻驅動技術居于世界前列，變頻點驅動鉆機的鉆進深度可以達到3000～12000m 的優質效果。

變頻驅動技術作為一種現代化的電能驅動技術，具有能耗低、效率高的顯著優勢，在可持續發展的背景下，其全面取代柴油驅動是必然趨勢，這一技術的大量應用也為企業的節能減排工作提供了很大支持。近年來，隨著變頻驅動技術在石油鉆機中的深入應用，專業人員經過持續的實踐摸索與系統的理論研究，已經研發出了全數字交流驅動電動鉆機，這一鉆機的應用價值更加突出，其結構簡單、操作靈活、維護便利，對于復雜作業環境的適應程度極強，也將實現廣泛應用。

2.2 自動送鉆技術

自動送鉆技術也是一種嶄新的石油鉆機技術，在實踐應用中展現出了較強的應用價值。利用自動送鉆技術，在鉆機正常鉆進的過程中，無需通過傳統的司鉆人員組織調節的形式，即可以依照規范要求完成對鉆壓、鉆速的調節工作。采用自動送鉆技術的鉆進系統是一個彈性系統，在其車頭和絞車之間有一個游車、鉆柱系統協調構成的基礎部分。這一技術的最顯著優勢就在于其運轉過程中所產生的摩擦力相對較小，與傳統司鉆操作技術相比，自動送鉆避免了手動操作的干擾，打破了人工給進的不均勻力度限制，也避免了各種不同類型的摩擦，將摩擦力控制在了相對較小的范圍內，這對于保障井底鉆進系數及整體工作的準確性具有重要作用。

2.3 鉆機網電改造節能技術

當前，為了落實可持續發展的基本目標，“油改電”已經成為石油鉆井技術的發展趨勢，這對于實現節能減排的效果具有重要意義。具體來說，鉆機的網電改造主要包括電動鉆機網電改造和機械鉆機網電改造。兩者的工作流程具有較高的一致性，均是依托于油區內部的高壓網電，使得高壓網電經由變壓器、無功率補償裝置、濾波裝置等被處理，在處理工作完成之后，其會輸出相應的交流電，再將這項交流電輸入原配的電控系統，即VFD、SCR，以此來為驅動絞車、轉盤、泥漿泵等設備的工作提供動力，為后續的鉆井操作打下基礎。

2.4 計算機集成控制技術

計算機集成控制技術是應對石油鉆井自動化程度提高的必要技術，可以減少因控制數量增加帶來的效率問題。在鉆井工作中，集成化的控制系統主要采用PLC 技術實現對儀表系統、變頻驅動系統、監控系統等各類系統的集約化管理，這大大提升了信息的收集與整合效率，為保障鉆井作業的有序進行打下了基礎[1]。

國外的集成控制技術起步較早，尤其是美國國民油井的電子司鉆CyberBase 和阿克公司的鉆進可視化系統Drillview更是得到了世界范圍內的認可。而我國的相關研究與實踐起步較晚，但是近年來的發展速度也明顯加快，逐漸與我國石油行業的發展保持了一致性。20世紀末，我國部分學者開始了針對全數字鉆機電氣控制系統的嚴控，主要采用微處理器作為依托，進行基礎的軟件控制，該系統已經可以實現發現作業問題、保護、顯示的基礎功能。近年來，集成控制技術不斷升級，大大便利了石油單位的現代化管理，也切實提高了石油鉆井操作的工作效率。

3 結語

綜上所述，石油鉆機新技術的應用在實踐中展現了獨特的優勢，為石油開采行業的可持續發展提供了新的技術支撐。專業人員與研究學者應當繼續關注新技術的開發與創新，準確把握石油鉆井中涌現出的新問題、總結針對性的新方法，并形成具有指導價值的新經驗，推動石油鉆井工作全面智能化、自動化的發展進程。