石油钻机自动化技术的问题和建议分析

裴红军

大庆钻探钻井一公司 黑龙江 大庆 163411

引言

钻机是石油开发中最为核心的工具，钻机的自动化不仅可以实现劳动力的置换，降低人力成本和施工的风险，同时也可以让钻井的质量得到有效的提升。再加上，我国社会主义经济体制改革也处于与不断纵深发展的态势中，所以石油企业面临的市场环境也变得更加复杂，对陆地钻机提出的要求也更加严格。对此，我国也已经针对钻机自动化技术的开发展开了一系列的实践，并且也取得了一定的成效和进步，实现了传统设备的有效替代，提高了作业的质量，而且也在一定程度上免除了海外作业存在的风险和隐患。

1 分析石油钻机自动化技术发展中存在的主要问题

1.1 电机定制化开发力度不足

当下，石油的开发需要用到钻井泵，绞车，转盘等较为关键的设备，而这些设备都需要依靠大功率的交流或者是变频直流电机来驱动，只有这样才能够真正推动各类生产活动的有序开展。但不可否认的是，钻机电机大多都是由专业的配套公司进行开发的，这也就意味着，一旦石油企业想要针对某个特定的项目提出特别的要求，或者是有个性化设计的需求，而生产商又尚未形成批量化订单，那么就必然会导致生产上的积极性受到明显的打击。例如，以直流钻机配套f1600钻井泵组为例，这一机组的功率需求大约在1200kW，但在国内市场上，直流电机的种类并不丰富，所以施工人员只能选择两台800kW的直流电机进行驱动[1]。

1.2 设备安装缺乏规范性

在很长一段时间内，我国钻机电气系统在施工阶段都显露出了明显的随意性和盲目性问题，之所以会出现这一现象，主要是因为精细化设计上有不足，部分施工人员并没有严格按照规范和要求来执行任务，具有十分明显的粗放型特点。具体来讲，部分施工人员在安放电缆的时候，没有使用专用的电缆槽或者是托架固定电缆的位置，这就导致电缆的走线十分不规范。而且，施工人员也没有把握好电缆进出箱之后的柜门密封性，这就会在很大程度上缩短电器元件的使用寿命。另外，接地处理的不规范也会让接地电阻受到影响，电缆标识不够清晰，也会给施工人员的拆线和装线带来更多的麻烦。同时，如果施工人员没有把动力电缆和信号电缆分开处理，那么就会让这两类电缆之间互相干扰，影响设备的正常运转。再者，在司钻房内部，不同操作系统的终端也没有按照特定的顺序和规律摆放，并且操作风格与模式也存在明显的区别，这就无法体现出施工的人性化特点[2]。

2 分析石油钻机自动化技术的发展方法和措施

2.1 加大自动化工具的开发力度

虽然，我国已经开发出了自动化输送设备，而且也能够实现地面和灶台管住的有效施工，但相较于国外的NOV，AKER MH等著名公司相比，我国自动化输送设备的质量仍旧有所欠缺，在种类和形式上仍旧有很大的拓展空间。同时，二层台排管系统作为石油开挖的核心组成部分，也需要得到进一步的验证和普及，需要实现更大范围的推广。对此，国家也必须要针对石油钻机的现场作业情况，加大自动化设备的开发力度，把各个管柱输送和排管的开发作为重点任务，尽可能丰富产品的类型和规格，让石油企业能够拥有更多的选择权和主动权。而且，对于定型产品的使用和销售来讲，技术人员也应当提高其可靠性和安全性，这样可以让陆地钻机频繁拆装得到更加可靠的保证，满足海洋钻机防腐的基本需求。

2.2 加快集成控制的步伐

钻机制造业的发展必须要以自动化工具的研发作为指导方向，而且要以此为基础，建立起集成控制的系统和机制，充分考虑用户的基本需求和意见，保证设备的研发方案能够与市场的基本发展方向相契合。同时，生产主机的厂商也应当在组装自动化设备的过程中，强化对集成控制工作的管理，引进更加先进的技术和理念，提高自身的水准和素养。例如，其他行业会使用机器人来控制管住的运输，所以厂商也可以以此作为借鉴。当自动化钻机的样机制造告一段落之后，技术人员也应当做好现场实验工作，要统计样机运行中的各种数据和参数，分析运行中存在的不足和问题，在后续进行改良和优化。

2.3 利用交互式虚拟现实技术

现阶段，就钻机司钻的培训来讲，我国仍旧是以理论培训为主要形式，涉及产品样本的讲解，图纸和视频资料的介绍等等，缺乏明显的互动性和交流性，无法凸显出更加真实的操作体验。这一培训模式并不能完全满足集成控制钻机的发展需求。对此，企业就可以利用交互式虚拟现实技术，对内部的员工进行培训和教育，通过终端设备的实体操作，借助数字样机的投影，来创设更加真实的工作场景，让培训人员能够获得直接的感官体验。

2.4 开发专家故障诊断系统

专家故障诊断系统可以及时分析钻机在运行中的参数，而且还可以利用无线传输这一有效形式，传递给钻机生产商和管理单位，并且终端系统会自动对这些数据进行整理和分析，及时发现钻机中存在的故障和问题，为施工人员提供可靠的数据参考。施工人员也可以对此，提前制定好设备的维修方案，生产厂商也拥有了更多的时间和空间，来制造先进的配件和原件，为设备的更换做足准备，避免浪费后续的时间。

3 结束语

综上所述，我国石油钻机自动化技术在发展中仍旧存在设备安装不规范，定制化开发不足的鲜明问题，这些都是阻碍技术普及和推广的重要因素，对此，对自动化建设进行改造和优化才显得更加迫在眉睫。本文通过自动化工具的开发，集成控制系统的设计，交互式虚拟现实技术的引进，专家故障诊断系统的优化这几个角度论述了钻机自动化技术的调整方向，充分结合了我国石油开发的具体形势，具有理论上的合理性与实践上的可行性。