國內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與建議

李福雷 李 明 劉洪軒

(山東科瑞機(jī)械制造有限公司，山東 東營 257000)

1 國內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀剖析

1.1 交流變頻鉆機(jī)較多依賴進(jìn)口

我國石油開采中，已經(jīng)廣泛應(yīng)用電力拖動(dòng)技術(shù)，特別是機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用較多。電力拖動(dòng)技術(shù)具有傳動(dòng)、調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，在市場份額中占據(jù)了重要的地位。石油開采對其工作的價(jià)值肯定比較高，需要具備比較完善的整體性能。然而，現(xiàn)階段在我國還是主要依賴進(jìn)口的交流變頻器，雖然國產(chǎn)的電機(jī)自身的性能也比較高，但是整體技術(shù)方面并不占據(jù)先進(jìn)地位，其受眾信任程度比較低。這些導(dǎo)致國產(chǎn)石油鉆機(jī)的推廣比較難，甚至可以說是要克服重重困境，想要得到普遍性的應(yīng)用，需要在實(shí)際生產(chǎn)過程中經(jīng)過反復(fù)的應(yīng)用，提高技術(shù)優(yōu)勢。因此，鑒于我國石油鉆機(jī)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的落后性，在國際上不能搶占主要市場。很多石油生產(chǎn)開采工作要依靠國外進(jìn)口機(jī)械，形成一種國內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用與國外結(jié)合的生產(chǎn)模式，并且國外技術(shù)占據(jù)了多數(shù)份額，自主生產(chǎn)應(yīng)用不能及時(shí)地跟進(jìn)，缺乏廣泛推廣的持續(xù)性。

1.2 油田生產(chǎn)動(dòng)力源的應(yīng)用現(xiàn)狀

石油鉆井技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)需要不斷的能源支持，不斷地消耗能源。國內(nèi)當(dāng)前使用能源和動(dòng)力源，也是存在一定區(qū)別的。現(xiàn)階段國內(nèi)主選柴油發(fā)電動(dòng)力方式，通過發(fā)電控制電網(wǎng)，給絞車以及跟其相關(guān)聯(lián)的輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的供電。當(dāng)前的這種技術(shù)在應(yīng)用過程中將數(shù)字化、模擬發(fā)電機(jī)聯(lián)合運(yùn)用，組成多臺機(jī)組的運(yùn)行模式。然而這類系統(tǒng)模式主要使用的是美國CAT公司的產(chǎn)品，表明現(xiàn)階段我國的核心系統(tǒng)技術(shù)還是依賴進(jìn)口，國產(chǎn)化較多的主要是輔助設(shè)備。

此外，由于開采地點(diǎn)是不同的，開采地的能源提供狀況就會(huì)存在顯著差異，導(dǎo)致油田開采使用到的生產(chǎn)動(dòng)力源存在很大區(qū)別。能源資源比較豐富的地域，已經(jīng)改善了傳統(tǒng)的工作模式，將燃?xì)鈾C(jī)組的工作模式進(jìn)行應(yīng)用。但這種工作模式也同樣存在一些問題，如果石油開采工程的負(fù)載比較重，很難及時(shí)滿足其電力的大量需求。針對當(dāng)前的現(xiàn)有問題，一些石油開采企業(yè)不斷地研發(fā)新產(chǎn)能方式，綜合應(yīng)用燃?xì)馀c柴油混合動(dòng)力機(jī)組，并根據(jù)工作的實(shí)際需求不斷進(jìn)行改進(jìn)，提高了整體生產(chǎn)工作的靈活性。但是這些都還是處于探索階段，需要理論結(jié)合實(shí)際應(yīng)用反復(fù)驗(yàn)證。所以，綜合分析來看，我國油田生產(chǎn)動(dòng)力源的使用與應(yīng)用還是存在明顯的問題，比如技術(shù)開發(fā)不具備完善性、一體化電機(jī)與安全性高的電機(jī)比較缺乏等，同時(shí)在安裝與使用方面也需要進(jìn)行有效的彌補(bǔ)。

1.3 自動(dòng)化工藝與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用問題

在石油鉆機(jī)控制系統(tǒng)中，應(yīng)用較為關(guān)鍵的一項(xiàng)核心技術(shù)就是PLC技術(shù)，其能夠?yàn)槭烷_采的生產(chǎn)活動(dòng)提供關(guān)鍵性的技術(shù)支持，具有非常重要的技術(shù)價(jià)值和技術(shù)意義，能夠大大提升輔助設(shè)備操作的快捷性。我國現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的是西門子S7-300控制器，兼容了輔助設(shè)備的支持。如果西門子S7-300控制器在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障，能夠利用輔助設(shè)備的切換來完成替代。然而，在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，同樣存在一些不可避免的問題，容易造成啟動(dòng)過程中的停機(jī)停產(chǎn)，需要不斷提升自動(dòng)切換的技術(shù)，為此類技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用提供方便。現(xiàn)階段很多石油開采企業(yè)也在不斷地研發(fā)新產(chǎn)品，將自動(dòng)化工藝與PLC技術(shù)融合在生產(chǎn)過程中，提高了生產(chǎn)的自動(dòng)監(jiān)管程度，并能完成監(jiān)控預(yù)警。但是不足現(xiàn)象也會(huì)頻發(fā)，比如在技術(shù)開發(fā)過程中利用第三方設(shè)備來輔助生產(chǎn)，會(huì)出現(xiàn)接口尺寸不對稱，導(dǎo)致設(shè)備的不兼容；還有元件的安裝使用混亂，電機(jī)功率的不完全匹配等等，這些問題的出現(xiàn)都要引起重視，以免造成失誤。

2 改善國內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀的相關(guān)建議

2.1 提高國內(nèi)的自動(dòng)化工具開發(fā)水平

現(xiàn)階段我國的石油鉆機(jī)技術(shù)還處在一個(gè)中等水平，雖然地面以及管柱自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用，但與國外相比差距還比較大。提高我國自動(dòng)化技術(shù)水準(zhǔn)，需要提高設(shè)備以及工具的自動(dòng)化，并將自動(dòng)化工具應(yīng)用水平提高到最大，以科學(xué)完善的作業(yè)流程為指導(dǎo)，將自動(dòng)化技術(shù)在國產(chǎn)設(shè)備中普及應(yīng)用。在石油開采的實(shí)際工作過程中，要將設(shè)備的安全性、快捷性、可靠性作為優(yōu)先考慮的條件，特別是針對自動(dòng)化工具、控制系統(tǒng)的應(yīng)用，要重點(diǎn)根據(jù)設(shè)備功能與設(shè)備應(yīng)用的實(shí)用性來開發(fā)，逐步做到與國際接軌。

2.2 重視集成控制技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用

石油鉆機(jī)中的集成控制技術(shù)應(yīng)用，發(fā)揮著舉足輕重的作用，其合理科學(xué)的應(yīng)用，能夠正確地規(guī)避很多傳統(tǒng)工作中的問題，將能源利用率提高到最大程度，有效地降低人力消耗。現(xiàn)階段我國鉆機(jī)技術(shù)采用的電動(dòng)機(jī)、儀表與監(jiān)控技術(shù)都是獨(dú)立工作的，在使用過程中需要人為去進(jìn)行機(jī)械調(diào)試，信息化技術(shù)與集成管理的不完善，導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息不能及時(shí)共享。這些情況的存在，加上不夠成熟的自身系統(tǒng)，對于后續(xù)工作的開展容易造成不利影響。因此，要解決這類現(xiàn)象，就需要重視集成控制技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，加大研發(fā)的力度，讓集成控制技術(shù)系統(tǒng)水平不斷地提升，進(jìn)而提高石油開采的工業(yè)機(jī)械化水平。

2.3 加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用

石油資源的開采，需要結(jié)合鉆機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，不可避免地就會(huì)造成能源的浪費(fèi)。石油屬于不可再生資源，礦產(chǎn)形成的速度無法跟上人類開發(fā)的速度，人類常年累月的大量開采，會(huì)造成石油儲量的不斷減少，甚至有些地區(qū)都已經(jīng)出現(xiàn)枯竭現(xiàn)象。因此，要重視石油開采過程中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用。比如，變頻絞車主要通過電阻轉(zhuǎn)化方式提供熱能，這個(gè)轉(zhuǎn)化過程容易造成資源的浪費(fèi)。如果應(yīng)用超級電容，并對此過程實(shí)施回收利用，就能有效地避免資源浪費(fèi)，還能將整體工作的經(jīng)濟(jì)價(jià)值放到最大，有效地彌補(bǔ)原有方式的不足。加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，不僅能夠降低資源開采損耗，還能結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)有效地提升石油行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

綜上所述，石油鉆井技術(shù)作為提取石油資源的重要手段，需要對其技術(shù)的自動(dòng)化與先進(jìn)性加以重視。雖然我國石油企業(yè)不斷地探索鉆機(jī)自動(dòng)化的有效途徑，但是就當(dāng)前情況來看，還是有一些問題的存在。各個(gè)石油開采企業(yè)要結(jié)合鉆機(jī)主機(jī)制造廠與國外配套廠商，逐步攻克難關(guān)，提高國內(nèi)的自動(dòng)化工具水平，重視集成控制技術(shù)與節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，提升中國制造水平。