管柱自动化处理系统在钻机改造升级中的应用

倪沛增

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，陕西西安 710018）

管柱自动化处理系统在钻机改造升级中的应用

倪沛增

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，陕西西安 710018）

在进行钻井作业的过程中，工作人员的劳动强度较大，且施工中具有较高的危险系数，有时施工所处的环境也十分恶劣，因此，我们需要针对当前钻井作业中的问题，从而提出一些管柱自动化的处理相关方案，这样才能使得钻井施工中的危险系数得到有效控制，最终保障我国使用钻井施工的顺利。

管柱；自动化；处理系统；钻机；改造升级

当前我国的石油钻井一般采用的是电驱动的钻井技术，而这种技术应用在井深度为5×103m 以上的钻井作业中所需要花费的周期较长，这是因为该种类型的井往往具有较为复杂的地质结构，这种复杂的地质结构会使得钻井过程中的消耗变大，从而使得钻井的下钻和起钻的次数都增加。有时，在针对较深井的施工作业中，钻井的消耗时间为平均钻井时间的30%以上。根据不完全统计，在进行5×103m 的石油井钻井过程中，一般需要建立一百多个立柱，当钻井的深度超过7×103m 时，需要的立柱数量将更多。[1]传统的钻井方法，需要专业的人员在外面长期的驻守，因此在施工作业中具有较高的危险系数。而在外环境中进行外钳工和内钳工的施工则具有较大的施工强度，且施工的效果低下。而石油井的井架施工往往具有十分高的危险系数，且施工的环境也十分恶劣。

1 管柱的自动化处理系统分析

一般来说，在进行钻井机的关注自动化改造的设备一般是动力猫道，集控以及气控指梁等。

1.1 动力猫道的分析

动力猫道一般是通过无线遥控以及本地应急和集成司钻几个方法进行的，且这些控制方法都有着不同的优先级别以及不同的操作权限。因此，在具体的施工作业中，需要对不同的控制方法采取不同的操作终端权限，才能使得设备正常的运行。而设备的控制程序往往是对猫道本体传感器的信号进行反馈，从而在设备的控制器的逻辑运算中使得管柱的自动化控制等操作功能得到实现，这样既使得工作的效率得到大大的提升，还使得人力被有效节约，使得人力资源得到合理的配置。而现代化的动力猫道和传统的猫道相互比较，其在控制方式方面具有较大的优势，且自动化的程度较高，因此现代化的猫道较为智能化。

1.2 铁钻工分析

铁钻工一般采用的是电液的控制方式，因此其在运行的过程中往往是依靠施工前准备好的预设程序的逻辑执行，所以可以在施工中实现一键式的操作控制。一般利用集成司钻控制和遥控盒的控制方式使得设备卸扣作业中的无人操作，进而保障了施工中的内钳工和外钳工可以远离井口，这样有便于安全系数的提升，并在一定程度上减少了人员的操作强度。在设备的自动模式下，进行旋扣等操作一般一气呵成，所以应用在现场具有较高的工作效率。

1.3 集成司钻控制系统分析

管柱自动化系统若想保持正常的运行，需要配备专门的人员进行操作。为此，需要在原有的控制系统中加入一些专门控制管柱的司钻系统，而这种系统需要结合多功能的座椅，从而使得人机界面的系统得到显示，因此称其为司钻控制系统。该系统实现了司钻设备的所有操作，对于现场的设备状态的运行监控以及操作制定的各种提示等均具有关键性的作用。

首先，设备的状态监控是对现场所有数据的收集，从而把收集到的信息进行集中化的处理，随后把设备所收集到的数据输送到人机控制截面，从而对管柱处理的有关参数进行相应的分析。这其中包含设备当前所处的地理位置、设备的运行速度和设备的即时温度等情况。此外，对于设备目前的作业条件也需要进行一定的判断。

其次，管柱自动化操作的提示需要和多功能的操作手柄和键盘搭配使用。利用人机的交互截面对不同的提示进行操作可以实现多个管柱设备的控制。而多功能的座椅除此之外还有系统的急停功能等，以便实现设备的紧急控制。

此外，管柱自动化处理系统在报警消息的提示功能方面需要一个相互匹配的数据库。而设备的传感器所接收到的信息会在人机界面上显示出来，若出现设备的异常情况，将会第一时间发现报警信息，而设备的监察人员将会根据设备的报警信息对出现问题的地方进行判断。比如中控室获得系统报警的压力值，将会第一时间对报警值进行判断，从而对系统的压力值进行合理的调节。

2 结束语

对管柱自动化处理系统在钻井升级改造中的应用进行分析，为了使得管柱的自动化处理系统和原钻井系统保持较好的集成状态，同时使得设备的功能被全部发挥出来。需要对原有的设备进行改造和升级从而提高原有井架的强度，提高其负荷保准。此外，还需要注重井场地面的平整处理，以便满足动力猫道对平整度的要求。同时，在进行钻台布局方面，要对铁钻工等钻房的位置进行安置。若设备需要增加液压管以及电缆等，需要进行合理的规划和布置。在原有的钻井中加入动力猫道以及铁钻工等设备可以使得管柱处理过程更加趋于自动化，减少人员的操作，进而保持人员和井口的距离，从而维持工作的安全环境，保障施工作业的安全性和稳定性，此外，还可以提高传统井的工作开采效率，提升作业质量，减轻工作人员的工作量，实现人力资源的合理配置。

Application of Pipe String Automation Processing System in Drilling Rig Upgrade

Ni Pei-zeng

In the process of drilling，the labor intensity of the staff is relatively large，and the construction has a high risk coefficient，and sometimes the construction environment is very bad，so we need to deal with the current drilling problems，So as to put forward some related solutions of string automation，so as to make the risk coefficient in drilling construction be effectively controlled，and ultimately to ensure the smooth use of drilling in China.

pipe string；automation；processing system；rig；transformation and upgrading

TE928

A

1003-6490（2017）06-0235-01

2017-05-02

倪沛增（1984—），男，陕西西安人，工程师，主要从事石油钻井工作。