鉆機智能化技術發展探究

陸曼

（中石化四機石油機械有限公司，湖北 荊州 434024）

1 引言

隨著石油鉆探工作的不斷深入和石油鉆機應用技術的不斷進步，鉆井工程行業將智能化技術引入到鉆井工作中，以減少鉆井過程中對人員的需求，解放人力，用自動程序代替高危區域工作的人員，保證生產安全和提高生產效率。

2 鉆機智能化技術的應用現狀

2.1 應用變頻與直流傳動技術

在石油鉆井行業中，電力拖動技術已成為石油生產行業中最為重要的生產技術之一，其速度優勢和傳動優勢能夠明顯提高石油行業的作業效率。電力拖動技術的發展使電機和變頻器成為電驅動鉆機最重要的配置。直流傳動因其良好的性價比，該類鉆機近年來的市場表現良好。根據主驅動電機數量的不同，變頻驅動方式可以分為多傳動模式和單傳動模式，多傳動模式的技術水平較高，生產速度更快，性能穩定；單傳動模式兼容性強，成本低廉，具有經濟上的優勢。

2.2 規?；瘧秒姍C直驅模式

在鉆機運行過程中，原動機、轉盤與鉆井泵和絞車之間運行轉速差距明顯，變頻技術與PLC技術的飛速發展使得電機可以直接對轉盤、鉆井泵以及絞車進行驅動，原動機則一直依賴鏈條、皮帶、減速箱等進行驅動。采用電機直接對鉆機進行驅動可以取得良好的效果，減少傳動鏈，提高效率，降低維保成本，具有良好的經濟效益。

2.3 鉆機智能化系統的應用方式

鉆機智能化系統應用主要表現為全功能、全過程的自動化，首先要實現的是鉆機裝備的完全機械化，以往鉆機需要人工進行鉆桿上卸扣，勞動強度大，且鉆頭在作業過程中容易受到損傷，智能化系統的應用可以有效降低勞動強度，使用完全機械化的手段進行鉆桿的拆卸，能夠有效加快作業進程。鉆機智能化系統可極大地提高鉆井管柱處理的自動化、智能化水平，實現井口等高危復雜作業面無人化，實現鉆井的遠程操作、管控，安全且高效。

3 鉆機智能化發展過程中遇到的主要障礙

3.1 沒有成熟完善的行業標準

對于鉆機智能化系統來說，我國相對起步較晚，技術操作不夠成熟，智能化程度較低，不同型號之間鉆機操作缺乏共通性，嚴重影響設備的工作效率。司鉆房的操作系統管理不規范，對設備操作的要求和培訓工作不到位，有設備濫用盜用的風險。

3.2 對電機的開發力度不足

針對電機的定制化開發力度問題，需要鉆機電機的是一系列的產品協同協作，在對某種參數或者部位進行調控時，必然會影響到設備其他部位的應用，造成設備無法實現批量化生產，嚴重影響設備成本。首先，不同鉆機之間功率級別不同，國內直流設備和交流設備種類較多，在進行設備更換與調試時不同種類供電設備驅動存在個性化特點，無法實現多種設備的聯合使用。因此，在進行優化設計時還需要完成對電機的一體化設計。

另外，我國高防護等級的電機設備嚴重缺乏，應用于海洋工程中的鉆機需要在海底工作，工作環境復雜，根據相關標準設備需要滿足防護等級要求。但就目前來說，我國高防護電機等級普遍受到散熱性能的影響而無法滿足工程項目的需要，進口設備雖然能夠滿足施工要求，但是也相應提高了成本，影響企業經濟效益。在鉆機智能化技術發展過程中，要注意從生產需求出發，將井架、泥漿泵以及絞車等設備參數通過互聯網技術傳輸到鉆機生產使用管理部門，并及時對設備異常情況報警，從而提高設備生產的安全性和可靠性。

3.3 管柱自動化處理技術研究投入不足

管柱處理包括接單根、起下鉆、下套管等，作業時間占鉆井總時間的三成左右，且均是由人工完成，勞動強度大，作業效率低，且存在極大的危險性?，F場情況對于管柱自動化處理技術有著迫切的需求。國內相關的廠商也相繼針對管柱的自動化處理技術進行研發，但相較于國外的同類企業，我國在技術創新以及研發投入上皆存在很大的差距。為此，國內鉆井設備廠商應加大技術研發投入，打開思路，求實創新，貼合現場需求，確保為現場作業提供可靠、適應性廣的全功能產品[1]。

4 結語

綜上所述，鉆機智能化技術的應用是當前鉆井設備發展的必然方向，可以有效提高石油開采的效率，提高施工的安全性，降低風險，解放人力。對常規鉆機系統進行自動化與智能化升級需要設備硬件與軟件兩方面的協同作用，升級之后可以滿足施工安全性、自動化的要求，減少人力資源的投入，大大降低企業成本，提高企業的經濟效益。