新時代下自動化修井機現狀及發展

（長慶實業集團有限公司 陜西 710018）

前言

現如今，我國油田修井主要為相關的小修作業，在總體作業當中所占的比值達到85%。在小修井作業開展過程當中，需要有效進行起鉆和下鉆等操作。通過深入分析傳統修井機作業可以發現，在具體開展工作時共需要四名工作人員通力配合，并采取輪換的方式開展具體工作，因此對相關工作人員的專業技術水平具有較高要求。具體來說，在開展實際工作時，不僅環境比較惡劣，而且工作人員自身的勞動強度也相對較高，還具有一定危險性，因此需要全面促進油田修井機的機械化和自動化發展，由機械來代替人工，全面保證作業安全性，提升修井機作業工作質量。

1.國外項前自動化修井機發展現狀

在傳統修井工作開展過程中，相關工作人員需要在管柱的操作上投入大量時間和精力，在整體作業時間當中所占的比值相對較高，而該類作業主要通過人工輔助得到完成，這極大的降低了修井作業效率。因此無論國內還是國外在修井機自動化發展方面，都主要集中于管柱處理系統。在上世紀中期，相關研究人員對半自動化遙控修井機進行研發，該類修井機的構造簡單，而且自身重量相對較輕，具有一定的使用優勢，其缺陷在于作業范圍比較有限，因此無法在大修作業當中進行應用。通過該類修井機來開展相關修井作業，只需要配置兩名工作人員在井口處進行輔助，便可使整體修井任務得到完成。在這之后，相關研究人員進一步優化和改進了此類修井機，并將其在油田機修當中進行推廣。美國相關科技研發公司大力研發了PAL管柱自動傳送系統，其主要為四邊形平行移動機構，可以使管柱處理的相關操作得到有效完成。與此同時，該系統還具有十分顯著的使用優勢和功能，不僅可以撥動和翻轉管柱，還能夠將其傳送和舉升。通過遠程控制系統的有效應用，可以精準化和快速化的移運管柱。通過實現管柱處理作業的自動化和機械化轉變，可以有效縮短修井的作業周期，并降低相關工作人員的勞動強度，提升鉆井作業的安全性。而到了1999年，美國相關公司又對大型機械臂實施管柱抓起作業等相關處理系統進行了研發和制造，其可以通過大臂旋轉對管柱進行移送。但該系統在具體應用過程中由于未設置滑輪和吊升等設備，所以在移送管柱時，相關工作人員需要在井下一側合理預留相應高度的開口。現如今，結合自動化修井機的研究現狀進行分析，相關研究工作具體在大修修井機的自動排管設備研究方面進行集中，同時還包括鉆臺面擺管機器人等方面[1]。

2.國內自動化修井機研究狀況

通過深入分析常規修井機，其設計制造技術水平也得到了顯著提升，并有效得到了完善和發展，體現出信息化、人性化、自動化以及節能環保等特點。和國外一些發達國家相比，我國目前在修井機的研究方面仍然停留在起步階段。這主要是因為我國在研發和制造自動化修井機方面的起步相對較晚，因此自身的基礎比較薄弱，進而導致相關修井機設備的更新速度比較緩慢，無法有效提升油田修井機性能，對我國石油開發進度產生了嚴重阻礙。近些年來，我國對修井機地面管柱的處理技術進行了有效研究，而相關研究成果也得到了有效應用，小規模的進行推廣。在二層臺柱處理技術研究方面，相關研究成果也在不斷研制當中，并將其在實踐當中進行了具體應用，通過合理搭配自動化修井的相關工具，可以極大程度地促進我國修井機作業的現代化發展。對此，針對修井機作業研究現狀進行分析，其具體在以下幾個方面進行體現。

(1)修井機部件

現如今，我國在自動化研究和制造相關修井機部件時，一些廠家都及時抓住發展機遇，提升了自身的發展水平，并在管柱處理自動化方面進行集中研究。目前，許多企業針對二層臺自動排灌設備進行了有效研發和推廣。而在這些企業之中，勝利勝動集團占據著主導地位，并在油田修井用輕便型和小型管柱的處理方面取得十分顯著的研究成果，發揮出了重要的主導作用，與其他廠家相比，該家公司較早便已經開發了修井作業用的動力貓道，并對相關系列產品進行了具體生產，之后又在我國各油田作業當中進行了有效應用。具體來說，主要包括自動吊卡、液壓油管鉗等相關自動化工具，其種類十分多樣，相關技術也比較成熟，這使其在機構大量生產和制造方面具有良好的基礎和條件。

(2)自動化修井機集成控制系統

在液壓控制系統研究過程中，需要對繼電器和接觸器進行應用。但該類設備不僅維護難度較大，因此在自動化研究方面也存在一些不足。近年來，液壓系統需要有效應用PLC控制系統，可以有效提升修井機自動化水平，并在修井機的具體控制研究工作當中獲得了具體的研究成果。我國在升級和改造自動化修井機時，需要在對傳統修井機進行研究時，需要進一步完善控制系統。修井機自動化單元以及其機身保持獨立關系，這也使得兩個系統之間無法傳遞信息，在實際作業時容易出現相應的設備碰撞。所以，需要集成化處理相關獨立控制系統，這樣一來可以使系統之間實現信息的有效共享。可以使自動修井機的安全性和可靠性得到有效提升。而在對自動化修井機的集成控制系統進行研究和推行時，我國也具有許多自身技術實力較高的石油企業和工業企業，這對集成控制系統開發和應用起到了重要的推動作用[2]。

(3)自動化修井機動力源

目前，在修井機的動力源選擇方面，通常以柴油機為主，在使用此類動力源時，容易導致環境出現相關的污染問題，并需要對資金進行大量投入。所以，需要針對修井機的動力源進行改進，并使其具有環保性、經濟性以及節能性等特點。我國在先后時間分別對動力源進行了具體研究，并取得了網電修井機等相關成果，其主要以電力作為動力源，除此之外還包括混合動力修井機。在1992年，我國便已提出以電機驅動液壓泵為動力源的相關修井機，其具有良好的安全性、節能性以及環保性。但由于受到制造技術水平等方面的限制，導致該類修井機直到2012年才首次被制造出來。與此同時，以電力為動力源的修井機，在實際應用過程當中，存在電網容量以及天氣等制約條件，這也導致其應用范圍不夠廣泛。在這之后，我國又誕生了油電混合動力修井機，其與單一動力源類型的修井機相比，可以有效打破電網容量以及天氣等因素的制約，結合具體工況對動力源隨時進行切換。

(4)自動化修井機研制推廣現狀

我國在2010年首次研制自動化修井機得到成功，并在控制和人機同步運動等方面取得了重大突破，可以有效實現自主上卸扣、甩管以及搶噴等相關作業。但該修井機在安全性、成本等相關方面還存在著一定不足，因此未得到進一步的推廣和應用。在這之后，我國相關企業采用模塊化設計理念，對全自動智能液壓修井機進行成功研制，并在小噸位修井作業當中進行應用，取得了十分顯著的效果。目前我國對自動化修井機還在進一步研制當中，相信會陸續有新品誕生，從而使我國修井機的自動化水平得到提升。

3.自動化修井機的未來發展前景

(1)加大節能性、環保性以及經濟性的重視程度

目前，我國高度重視節能減排工作的開展，而國際油價由于受到波動，所以應在相關修井機的驅動方式選擇和應用方面對純電力式、液壓動力式以及油電雙驅式等進行充分考慮，以此來提升節能效果，降低修井作業的污染程度。

(2)充分實現機械化、智能化和自動化發展

通過分析常規性修井機，各部位具有獨立性，所以還無法充分實現信息共享和流通。隨著我國修井機技術的不斷提升，可將現代機械設備、監控、儀表以及數據分析技術等進行集合，以此來構成相應的標準系統。通過機械作業有效替代人工，并通過計算機來充分實現內部的信息共享，確保修井機的智能化操作過程得到有效完成，從而提升修井機作業效能，使作業成本得到降低。此外，對模塊化設計理念進行應用，可以使管柱運移速度得到提升，降低裝卸操作難度。

(3)遠程、無人修井

現如今，隨著我國科學技術的快速發展，人工智能技術和計算機技術等的發展水平都在不斷提升，這也使得修井機研究領域在實際發展中對智能化技術進行了有效推廣和應用。而油田自動化修井機技術也在進一步完善當中，通過在修井設備上積極應用各種創新型技術，例如在線診斷、遠程操控以及數字化等，可以進一步促進修井作業的智能化開展，并實現無人化操作，全面提升修井機作業的智能化水平[3]。

4.結束語

綜上所述，在我國進入新時代后，經濟發展速度不斷加快，對石油能源也具有了更大的需求量，但現如今我國在油氣資源儲量方面則有所下降，進而增大了作業機構的人工成本，具有較高的減員增效要求。相關石油企業對石油勘探和開采逐漸加大力度，這也極大地促進了我國修井作業市場的發展，這使得修井數量和修井機的應用量正在不斷增長。當前，相關企業在油田開展井下作業時，由于人員數量不足，進而減少了單臺作業裝置的實際操作人數，使設備的使用成本得到降低，從而使相關設備的開工率得到提升，使井下作業質量得到充分保障。對此，需要充分研發自動化修井機，對新型修井機技術進行應用，從而使人員的勞動強度得到降低，并提高人員作業的安全性，促進我國石油開采行業的可持續發展。