電氣自動化技術在海洋石油鉆井作業中的應用及優化

胡磊

（中海油田服務股份有限公司，天津 300459）

石油資源是國家重點資源之一，根據當前石油資源綜合利用與鉆井作業狀況分析，海洋石油鉆井作業基本上被看作最合理和最直接的利用方法，并為國家石油資源的全面鉆井作業和運用打下良好的基礎。近年來，為推動國家海洋石油鉆井作業領域的健康發展，行業組織人員積極利用海洋鉆井的內容進行對海洋石油鉆井作業資源的高效利用。同時，為了解決常規開采方法面臨的石油鉆井率低下和挖掘困難大的弊端難題，有關人員通過電子智能化技術手段有效避免了石油鉆機操作的弊端，完成了海洋石油鉆井工作的全過程控制，實現良好的鉆井作業經濟效益。電氣自動化技術應用于海洋石油產品可充分發揮其調控自動化和智能測量技術的功能，促使海洋石油產品的改善，同時提升其智能化鉆井作業能力，對于石油鉆井作業公司來說無疑大大降低了其鉆井作業成本，達到最佳的鉆井作業效益，達到預定的效果。

1 電氣自動化在海上石油鉆井操作中的實際使用情況分析

1.1 虛擬化技術應用

虛擬化技術在一定意義上能有效擴充電氣信息化設備的使用功能，推動海上石油鉆井作業和各種任務高質量開展。在具體使用流程上，現場的技術人員必須詳細了解以下各類技術手段的使用方法，以確保電氣自動化能夠在海上石油鉆井工程中得到有效的普及和運用。

1.2 復合分層技術應用

海上石油鉆井操作中包含的流程信息較多，其中，各個層級在數據信息表現上差別也較為明顯。為了加強對各個層級數據信息的主動收集和合理分類，操作部門可以通過利用復合分層自動化技術手段，進行對信息數據的整合和管理。在鉆井操作階段，技術人員將針對已經收集到的石油信息進行整合比較和統計分析。通過分析反饋數據，對重要信息數據實現主動辨識和主動收集，從而能夠為后期石油開發項目提供完善的信息保證。

1.3 變配電系統

在油田鉆井活動中，企業必須重視與各個環節的銜接聯系，并正確控制與各個環節的銜接聯系，在油田企業中需要的控制系統相當多，變配電控制系統便是其中最關鍵的一個。采用的智能化管理，能夠讓油田中學變配電網按照自己的程序運行，在人為管理指令的管理下，完成對電能的正確分配，提高油田中學電力系統工作的安全性。（1）利用遙控智能化控制技術進行遠距離實時控制，操作者通過遠程就能夠進行一些設備的動作，讓設備根據作業情況完成任務，實時控制電網負荷指標，對設備負載做出適當的改變與控制。（2）柱上系統的智能化設計，這項技術要求對各系統機器進行充分的研究，配合好不同機械內部的連接性，包括重合裝置、分段機、故障探測器等，以智能化的手段實現全面的監測。

2 電氣自動化技術在海洋石油鉆井工作中的運用

石油作為一項巨大的資源，在國家鉆井作業中對于改善國民經濟有著巨大的意義。根據近年來海洋石油鉆井作業情況表明，在傳統工藝情況下依然面臨許多問題，突出的是鉆井作業難度大、成本高等[1]。上述現象的出現并不利于海洋石油的鉆井作業。因此，本文針對電氣自動化技術的特點，主要立足于電氣自動化技術的實際應用問題上，就電氣自動化技術在海洋石油鉆井操作中的實際運用情況和對策等問題展開了探討和分析。

2.1 電氣自動化調控技術的應用

根據海洋石油生產的現狀可知，要想充分發揮電氣自動化手段對這一目的的促進作用，就有必要加大對調控手段的應用，在此基礎上建立科學的調控手段，貫徹因地制宜原則，合理運用該手段提升生產效益。

2.1.1 自動操縱技術

這一技術在海洋石油設備中運用得比較普遍，融合了計算機技術、無限通信技術和互聯網信息技術等高新技術并建立了智能化調控體系，這也是操作智能化目標實現的途徑。這時就可根據計算機模擬鉆井生產程序與工藝技術，若在操作過程中發現了錯誤，就可及早制定正確的解決對策，這也是合理運用電氣自動化技術的關鍵，且對于海洋石油生產而言更符合其鉆井作業的需求。自動操作技術基本上可看作電氣自動化技術中控制技術的核心內容。但通常，自動操作技術主要用來進行鉆井裝置的智能化運行和管理等工作。其中，石油公司還可借助無線通信技術設備和計算機等先進技術手段，建立合理的智能化控制平臺，從而實現自動化操作過程。舉例來說，作業技術人員可以利用計算機設備實現對鉆進工藝過程的還原和分析，并通過大數據分析反映計算結果，從而發現錯誤并加以修改。

2.1.2 邏輯表達技術

從邏輯表達方面考慮，其為儲存虛擬化提供了充分的保證。這一技術的使用便于人們根據邏輯表達方式對各種數字資料實施系統化的調控。海洋石油生產系統中應用邏輯這一技術手段有效地達到了智能化分析與處理數字信息的要求，在某種程度上顯著增強了我國電氣自動化技術的使用效益。

2.1.3 信息傳遞技術

海洋石油企業工作過程中使用這一方法可以獲取并分析井下勘測信息，并將數據傳送給控制中心平臺，可為工作人員控制井深度提供完善的支持。另外，也可以達到傳遞數據信息的功能，為可持續開展的生產作業打下扎實的基石。通過優化信息傳遞，海洋石油鉆井作業效益明顯提升。針對海上石油鉆井工作而言，電氣自控化技術的應用操作過程中，需要通過利用信息技術和通訊技術手段推動石油鉆井智能化程度的不斷提升。該技術可通過搜集整合大量的信息資源并實現調整和管理，從而實現對鉆井系統各項信息的自主分析，為管理者提供更完善的鉆井系統參考信息。

2.2 電氣自動化虛擬儲存技術的應用

電氣自動化虛擬儲存技術在海洋石油鉆井作業中的廣泛應用，主要表現在兩方面。

2.2.1 動態擴展技術

由于動態擴展技術作為電氣自動化技術中關鍵的部分內容，在實際應用中存儲空間是其重點應用范圍，要想進一步擴大該技術的使用空間，就必須利用動態擴展技術進行發展，它也是進一步改善海洋石油公司當前階段鉆井作業情況的重要基礎。在具體擴展過程中應注意遵循自動化的操作原理，在適當調整系統機構的基礎上合理處理儲存系統，為海洋電氣自動化系統結構與系統功能的調整打下了良好的基礎[2]。自動化動態擴充技術是面向電氣自動化儲存空間的技術應用。根據以往的使用經驗分析，自動化動態擴展技術可以進一步擴充儲存空間使其效能提高。不過，必須要了解的是，在使用自動化動態擴展技術的過程中，作業技術人員必須熟知整個作業過程的注意事項，并能夠對自動化系統結構進行自主健全和完整，以及能夠選用正確的儲存方法并進行合理使用。

2.2.2 容錯技術

根據目前海洋石油的實際鉆井情況，在外部的干擾下非常容易出現數據安全事故。在此背景下，公司應積極運用數據容錯技術處理數據的問題，以保證鉆井數據的安全。有了這一功能的幫助，操作者可以在計算機上建立相應的數據參數，這能夠有效防止單點作業出現異常的情況，達到管理和儲存有關資料信息的目標，同時為備份數據創造良好的環境，保證了作業數據的有效性和安全性，防止數據受外界影響。海上鉆井施工過程中面對的自然環境狀況較為復雜多變，在開采過程中，也極易遭受外部各種因素的影響而產生施工隱患。若僅僅采取常規監管方式難于避免復雜環境因素造成的不利影響，建議施工操作管理人員應積極利用電氣自動化工程技術中的數據虛擬化手段對施工現場操作過程進行有效管理。舉例來說，操作人員可以利用容錯能力技術實現對施工過程中暴露出來的問題進行智能化辨識。通過及時辨識，來避免操作錯誤的發生。

與此同時，操作人員可以借助容錯能力技術的儲存能力，對相關數據進行備份管理，確保數據更加正確、可靠。

3 電氣自動化技術在海洋石油鉆井作業中的優化策略

3.1 電氣自動化技術在海洋石油作業中的MIES 模型

構建完整的MIES模型是研究海洋石油工作中電氣自動化技術的重要基礎，可充分發揮這一模塊的功能改善當前階段海洋石油公司的發電站和大型設備中的電氣自動化技術的使用情況，以延伸設備和裝置的產品生命周期，從而提升這一技術的使用效益。

3.1.1 構建電力儲備體系模型

為均衡地處理海洋供電系統中的電力輸出問題，這一體系模型的構建非常必要，在某種程度上分析并處理了在各種條件下電氣負荷能量穩定需要的問題，從而設計出完整的且與海洋石油產品鉆井工作條件相符合的電力儲備體系。供電系統的總電功率也將進行合理調整，調節工作更加動態化。這一過程中需要重新構建超級電容器混合儲能體系和充電體系，以確保能量儲備系統模型的穩定性滿足相應條件，從而提升系統工作能力[3]。

3.1.2 建立電氣聯合儲能體系

為了能夠有效保證供能系統的電能輸出平衡，可以建立電氣聯合儲能體系，這一體系的建立，也是非常需要的。一般條件下，在企業的鉆井中產量對燃料的要求明顯超過工作系統，在此期間如果有過剩的伴生氣，必須進行燃燒排空。伴生氣數量隨著年齡增長顯著下降，這將造成企業中后期不能滿足系統需要，不得不補充能量。通過電氣聯合儲能體系的建立，能夠實現海洋油田鉆井的合理儲能，調節工作過程當中的限功率，保證電氣負荷和電能穩定需求平衡。應當創建一個蓄電池——超級電容二者相結合的儲能系統，不僅能夠保證電氣聯合儲能擁有高功率，而且具有能量密度的保障，從而能夠促進海洋石油鉆井更方便，用電穩定，運行平衡，使得工作模式得到優化。

3.2 合理采集和分配電網數據信息

為了加強對各個層級數據信息的主動收集和合理分類，作業技術人員可以通過利用作業自動化手段，進行對信息數據的集成和管理。在具體情況的實際應用中，主站管理系統的使用對于管理工作全站信息系統工作有著很大的作用，結果顯示的信號精度較高，并能夠將事件的先后順序加以綜合記憶，然后再產生相應的告警數字，從而達到了自動分析事件損失的效果。同時，鉆井作業人員還可根據自己的工作需求調出畫面，真實突顯圖像，并輸出記錄文字的內容。另外，在海洋石油開展鉆井作業的人員還將按照具體的生產狀況和工作狀態對智能化體系加以完善，充分發揮電氣自動化技術應用效率和技術水平，并充分發揮這一技術的優越性和功能，以最大程度地提升海洋石油利用效益，并實行相應的生產管理工作。在實際的操作過程中，工作技術人員必須嚴格遵循自身的工藝作業要求，明確電氣自動化設備的基本使用原則，并遵循作業要求，高效進行鉆井作業工作，以避免人力耗費巨大和信息收集質量不高的情況[4]。

3.3 系統管理和輸出報警處理

根據海洋石油具體的生產工作現狀可知，極需建立與此相應的通過配電網采集與管理信息的系統。終端模塊最重要的功能就是采集數據，包括油田數據、流量信息、壓力數據等。借助石油自動采集信息技術，可以高效地進行全面勘查作業。一般來說，在鉆井作業海洋運用信息技術時，操作部門可以利用自動采集信息技術對某地區石油資源的分布狀況進行詳細分析。通過研究反饋成果，可以合理判斷探測范圍內的石油儲備量的基本情況。傳播和過濾信息后可合理獲取需要的信息，并把這些信息傳送給計算機。利用中心鉆井系統，有效地傳遞數據和獲取資料，高效管理配電網的有關信息，資料收集與處理效能明顯提升。

4 結語

綜上所述，為了保證電氣自動化技術能夠在海洋石油鉆井作業中得以良好普及和運用，海洋石油作業必須更加深入地意識到電氣自動化技術的重要作用，并積極立足海洋石油鉆井作業現狀，對電氣自動化技術的實際應用發展問題加以動態掌握。與此同時，行業內的研發技術人員也必須立足電氣自動化技術的前沿發展，并動態掌握電氣自動化技術的前沿內容，借此提高對中國海洋石油鉆井作業質量的控制管理，以期能夠為中國海洋石油鉆井作業管理工作提供更完善的科技保證。