劉爽

（中石化四機石油機械有限公司，湖北 荊州434000）

1 引言

新時期，石油開采行業(yè)迎來了新的發(fā)展優(yōu)勢，同時也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。如何滿足更高質(zhì)量的能源需求、優(yōu)化開采作業(yè)成為石油單位攻堅克難的主要方向。石油鉆井作業(yè)是一切工作的基礎(chǔ)，同時，其工作程序及工作環(huán)境也較為復雜，石油鉆機作業(yè)的技術(shù)質(zhì)量將直接影響到鉆井作業(yè)的效率。當前，我國多數(shù)石油企業(yè)積極借鑒國外石油開采的先進技術(shù)，結(jié)合我國長期以來的開采經(jīng)驗，使得大量新技術(shù)融入石油鉆機中，為我國石油開采行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。

2 石油鉆機中的新技術(shù)及其應用

2.1 變頻驅(qū)動技術(shù)

我國的石油鉆機曾長期采用機械傳動的方式，主要依靠柴油機進行驅(qū)動，而部分西方發(fā)達國家則較早地開始了電驅(qū)動鉆機的實踐應用。20世紀80年代末期，我國自主研發(fā)了國內(nèi)第一臺依靠采用直流驅(qū)動形式的2J45D 陸地電動鉆機，為石油鉆機驅(qū)動技術(shù)的創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。20世紀末，電子電力信息技術(shù)發(fā)展迅猛，直到今天仍然呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，這就為變頻技術(shù)應用于石油鉆機提供了條件。當前，我國石油開采領(lǐng)域的變頻驅(qū)動技術(shù)居于世界前列，變頻點驅(qū)動鉆機的鉆進深度可以達到3000～12000m 的優(yōu)質(zhì)效果。

變頻驅(qū)動技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的電能驅(qū)動技術(shù)，具有能耗低、效率高的顯著優(yōu)勢，在可持續(xù)發(fā)展的背景下，其全面取代柴油驅(qū)動是必然趨勢，這一技術(shù)的大量應用也為企業(yè)的節(jié)能減排工作提供了很大支持。近年來，隨著變頻驅(qū)動技術(shù)在石油鉆機中的深入應用，專業(yè)人員經(jīng)過持續(xù)的實踐摸索與系統(tǒng)的理論研究，已經(jīng)研發(fā)出了全數(shù)字交流驅(qū)動電動鉆機，這一鉆機的應用價值更加突出，其結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、維護便利，對于復雜作業(yè)環(huán)境的適應程度極強，也將實現(xiàn)廣泛應用。

2.2 自動送鉆技術(shù)

自動送鉆技術(shù)也是一種嶄新的石油鉆機技術(shù)，在實踐應用中展現(xiàn)出了較強的應用價值。利用自動送鉆技術(shù)，在鉆機正常鉆進的過程中，無需通過傳統(tǒng)的司鉆人員組織調(diào)節(jié)的形式，即可以依照規(guī)范要求完成對鉆壓、鉆速的調(diào)節(jié)工作。采用自動送鉆技術(shù)的鉆進系統(tǒng)是一個彈性系統(tǒng)，在其車頭和絞車之間有一個游車、鉆柱系統(tǒng)協(xié)調(diào)構(gòu)成的基礎(chǔ)部分。這一技術(shù)的最顯著優(yōu)勢就在于其運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的摩擦力相對較小，與傳統(tǒng)司鉆操作技術(shù)相比，自動送鉆避免了手動操作的干擾，打破了人工給進的不均勻力度限制，也避免了各種不同類型的摩擦，將摩擦力控制在了相對較小的范圍內(nèi)，這對于保障井底鉆進系數(shù)及整體工作的準確性具有重要作用。

2.3 鉆機網(wǎng)電改造節(jié)能技術(shù)

當前，為了落實可持續(xù)發(fā)展的基本目標，“油改電”已經(jīng)成為石油鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢，這對于實現(xiàn)節(jié)能減排的效果具有重要意義。具體來說，鉆機的網(wǎng)電改造主要包括電動鉆機網(wǎng)電改造和機械鉆機網(wǎng)電改造。兩者的工作流程具有較高的一致性，均是依托于油區(qū)內(nèi)部的高壓網(wǎng)電，使得高壓網(wǎng)電經(jīng)由變壓器、無功率補償裝置、濾波裝置等被處理，在處理工作完成之后，其會輸出相應的交流電，再將這項交流電輸入原配的電控系統(tǒng)，即VFD、SCR，以此來為驅(qū)動絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵等設備的工作提供動力，為后續(xù)的鉆井操作打下基礎(chǔ)。

2.4 計算機集成控制技術(shù)

計算機集成控制技術(shù)是應對石油鉆井自動化程度提高的必要技術(shù)，可以減少因控制數(shù)量增加帶來的效率問題。在鉆井工作中，集成化的控制系統(tǒng)主要采用PLC 技術(shù)實現(xiàn)對儀表系統(tǒng)、變頻驅(qū)動系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等各類系統(tǒng)的集約化管理，這大大提升了信息的收集與整合效率，為保障鉆井作業(yè)的有序進行打下了基礎(chǔ)[1]。

國外的集成控制技術(shù)起步較早，尤其是美國國民油井的電子司鉆CyberBase 和阿克公司的鉆進可視化系統(tǒng)Drillview更是得到了世界范圍內(nèi)的認可。而我國的相關(guān)研究與實踐起步較晚，但是近年來的發(fā)展速度也明顯加快，逐漸與我國石油行業(yè)的發(fā)展保持了一致性。20世紀末，我國部分學者開始了針對全數(shù)字鉆機電氣控制系統(tǒng)的嚴控，主要采用微處理器作為依托，進行基礎(chǔ)的軟件控制，該系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)作業(yè)問題、保護、顯示的基礎(chǔ)功能。近年來，集成控制技術(shù)不斷升級，大大便利了石油單位的現(xiàn)代化管理，也切實提高了石油鉆井操作的工作效率。

3 結(jié)語

綜上所述，石油鉆機新技術(shù)的應用在實踐中展現(xiàn)了獨特的優(yōu)勢，為石油開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的技術(shù)支撐。專業(yè)人員與研究學者應當繼續(xù)關(guān)注新技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新，準確把握石油鉆井中涌現(xiàn)出的新問題、總結(jié)針對性的新方法，并形成具有指導價值的新經(jīng)驗，推動石油鉆井工作全面智能化、自動化的發(fā)展進程。