石油鉆機(jī)智能化應(yīng)用研究

汪巧

摘 要 石油鉆機(jī)是石油開(kāi)采的關(guān)鍵設(shè)備，智能化技術(shù)是引領(lǐng)新時(shí)代工業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)，石油鉆機(jī)的智能化應(yīng)用在石油開(kāi)采方面具有重要意義。本文以鉆機(jī)智能化發(fā)展背景為切入點(diǎn)，論述了石油鉆機(jī)智能技術(shù)應(yīng)用中存在的技術(shù)與管理問(wèn)題。論文根據(jù)技術(shù)背景提出了推廣全面應(yīng)用、增強(qiáng)培訓(xùn)以及能源節(jié)約三個(gè)方向的加速智能化應(yīng)用措施，對(duì)石油企業(yè)在鉆機(jī)智能化應(yīng)用上具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 石油鉆機(jī);智能化技術(shù);智能化推廣

引言

近年來(lái)，全球能源需求不斷擴(kuò)大，石油工業(yè)高速發(fā)展，石油開(kāi)采市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。石油企業(yè)希望將石油鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化來(lái)達(dá)到提高工作效率，降低成本的目的。

1石油鉆機(jī)智能化發(fā)展背景

（1）直流與變頻傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用。電力拖動(dòng)技術(shù)具有調(diào)速方便靈活且傳動(dòng)功能強(qiáng)的特點(diǎn)，我國(guó)在20世紀(jì)末將此技術(shù)引入到石油鉆機(jī)的生產(chǎn)制造上[1]。電力拖動(dòng)分直流與變頻兩種傳動(dòng)模式，直流傳動(dòng)具有良好的性價(jià)比且占據(jù)了一定市場(chǎng)地位，變頻傳動(dòng)簡(jiǎn)化了鉆機(jī)結(jié)構(gòu)，提高了鉆機(jī)穩(wěn)定性。直流與變頻傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用為鉆機(jī)向智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（2）石油鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)模式。鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式主要有柴油發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)供電以及新能源發(fā)電供電等。柴油發(fā)電機(jī)是應(yīng)用較早的驅(qū)動(dòng)模式，該驅(qū)動(dòng)模式可用數(shù)字控制來(lái)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)組聯(lián)動(dòng)。電網(wǎng)供電適用于電力資源充足地區(qū)，但需要配置功率補(bǔ)償與諧波抑制裝置來(lái)提高用電穩(wěn)定性。新能源驅(qū)動(dòng)是我國(guó)大力發(fā)展的驅(qū)動(dòng)模式，由于該驅(qū)動(dòng)模式受地域條件限制，因此在推廣應(yīng)用上有一定難度。驅(qū)動(dòng)模式的多樣性為鉆機(jī)智能化提供了動(dòng)力保障。

（3）石油鉆機(jī)智能化發(fā)展。智能技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了全新的工業(yè)技術(shù)革命，智能化技術(shù)在鉆機(jī)液壓系統(tǒng)控制、變頻系統(tǒng)控制、傳感器檢測(cè)、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[2]。目前智能化鉆機(jī)已經(jīng)走向市場(chǎng)，以德國(guó)Bentec公司生產(chǎn)的智能化鉆機(jī)為例，智能化鉆機(jī)根據(jù)作業(yè)環(huán)境將作業(yè)信息反饋給控制中心，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)速度、流量，壓力等工作參數(shù)。國(guó)產(chǎn)石油鉆機(jī)正朝著智能化方向發(fā)展，在鉆井控制系統(tǒng)等方面已經(jīng)取得技術(shù)突破。

2石油鉆機(jī)智能化應(yīng)用中的問(wèn)題

（1）電機(jī)開(kāi)發(fā)深度不足。目前成熟系列的電機(jī)產(chǎn)品無(wú)法滿足鉆機(jī)的非標(biāo)定制以及批量生產(chǎn)需求。石油鉆機(jī)為多電機(jī)協(xié)同工作，當(dāng)對(duì)某項(xiàng)參數(shù)設(shè)置時(shí)，會(huì)影響其他部位設(shè)置給控制調(diào)試帶來(lái)困難。石油設(shè)備中鉆井泵、絞車等的外形尺寸有限制要求，在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需電機(jī)與設(shè)備一體化、模塊化，此類電機(jī)在國(guó)內(nèi)型號(hào)較少。石油鉆機(jī)設(shè)備在海上等惡劣環(huán)境中工作，極易出現(xiàn)腐蝕、生銹等情況，這就需要具有高防護(hù)等級(jí)的電機(jī)。符合海洋露天作業(yè)防護(hù)等級(jí)的國(guó)產(chǎn)電機(jī)存在散熱性差的問(wèn)題，因此長(zhǎng)期依賴進(jìn)口電機(jī)，這不利于鉆機(jī)的成本與貨期控制。研發(fā)具有可定制性，產(chǎn)品一體化與模塊化，高防護(hù)等級(jí)的電機(jī)產(chǎn)品，是鉆機(jī)智能化發(fā)展重要因素。

（2）司鉆控制房與電氣布線缺乏規(guī)范。司鉆房由顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、房身結(jié)構(gòu)及輔助設(shè)備等組成，是控制石油鉆機(jī)工作的操作間。鉆機(jī)高效工作需要規(guī)范的司鉆房工作制度與管理體系，但在實(shí)際生產(chǎn)中，司鉆房操作混亂并缺少標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。鉆機(jī)電氣布線缺乏細(xì)節(jié)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，布線施工隨意性較大。鉆機(jī)電氣的電纜及電纜槽安裝不規(guī)范是較為突出問(wèn)題，電纜在控制箱穿接時(shí)缺少必要的密封保護(hù)，導(dǎo)致控制箱內(nèi)部受潮，使各電氣元件壽命較少或直接損壞。電纜槽及相關(guān)附件的接地保護(hù)施工不規(guī)范，使電纜線路在運(yùn)行時(shí)增大額外電阻，這會(huì)縮短電纜壽命。此外，電纜標(biāo)識(shí)易損壞、信號(hào)線與動(dòng)力線混合敷設(shè)、線路信號(hào)干擾等問(wèn)題都成為鉆機(jī)智能化的障礙。

3加快石油鉆機(jī)智能化的有效措施

（1）增加智能技術(shù)在鉆機(jī)上的應(yīng)用項(xiàng)目。開(kāi)發(fā)鉆機(jī)運(yùn)行的參數(shù)及工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)安裝在設(shè)備上的傳感器來(lái)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，再傳輸給檢測(cè)中心并錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)時(shí)掌握發(fā)電機(jī)、絞車、泵機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)控制中心收到設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)異常時(shí)會(huì)立即報(bào)警，這樣可以減少值班人員數(shù)量，減輕設(shè)備巡檢工作壓力。在此基礎(chǔ)上，深度研發(fā)石油鉆機(jī)的故障診斷系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)加智能云計(jì)算的技術(shù)快速診斷出設(shè)備的故障機(jī)理鎖定故障位置?；谥悄芗夹g(shù)的操作培訓(xùn)，國(guó)內(nèi)石油企業(yè)對(duì)鉆機(jī)操作員工的培訓(xùn)主要靠自編培訓(xùn)手冊(cè)、項(xiàng)目圖紙、影像視頻資料等傳統(tǒng)方式?，F(xiàn)今，航空領(lǐng)域應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的智能技術(shù)在培訓(xùn)工作上已經(jīng)取得了顯著的成效，石油企業(yè)也可應(yīng)用該技術(shù)對(duì)員工進(jìn)行鉆機(jī)操作培訓(xùn)，從而避免了傳統(tǒng)培訓(xùn)的互動(dòng)性不強(qiáng)、實(shí)際體驗(yàn)效果不佳等問(wèn)題。

（2）推廣智能技術(shù)在鉆機(jī)節(jié)能方面的應(yīng)用。石油鉆探過(guò)程中需要電能、燃油等能源驅(qū)動(dòng)，其中存在大量能源運(yùn)用不合理造成的浪費(fèi)現(xiàn)象。開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中的能源浪費(fèi)必須引起石油企業(yè)足夠重視，智能技術(shù)在合理分配鉆機(jī)功率、速度等參數(shù)上有著顯著效果，這無(wú)疑起到了節(jié)約能源的作用。不僅如此，智能技術(shù)還應(yīng)在節(jié)約能源上有更多應(yīng)用，例如，變頻鉆機(jī)利用超級(jí)電容替換傳動(dòng)電阻，這樣不僅節(jié)約了能源還有利于資源回收再利用。

4結(jié)束語(yǔ)

總而言之，石油鉆機(jī)是石油開(kāi)采的核心設(shè)備，鉆機(jī)智能化的實(shí)現(xiàn)不僅提高了鉆機(jī)的工作效率，也是為企業(yè)節(jié)省人力及能源等方面的成本。石油鉆機(jī)智能化應(yīng)用包括了數(shù)據(jù)庫(kù)建立、智能系統(tǒng)完善等多項(xiàng)工作，基于智能化平臺(tái)可為石油開(kāi)采相關(guān)設(shè)備及管理系統(tǒng)的全面智能化升級(jí)打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張振中，王鵬霄，楊新華.石油鉆機(jī)微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略[J].電氣傳動(dòng)，2020，50（2）：82-87.

[2] 邱錦波.滾筒采煤機(jī)自動(dòng)化與智能化控制技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，41（11）：10-13.