钻机智能化技术发展探究

陆曼

（中石化四机石油机械有限公司，湖北 荆州 434024）

1 引言

随着石油钻探工作的不断深入和石油钻机应用技术的不断进步，钻井工程行业将智能化技术引入到钻井工作中，以减少钻井过程中对人员的需求，解放人力，用自动程序代替高危区域工作的人员，保证生产安全和提高生产效率。

2 钻机智能化技术的应用现状

2.1 应用变频与直流传动技术

在石油钻井行业中，电力拖动技术已成为石油生产行业中最为重要的生产技术之一，其速度优势和传动优势能够明显提高石油行业的作业效率。电力拖动技术的发展使电机和变频器成为电驱动钻机最重要的配置。直流传动因其良好的性价比，该类钻机近年来的市场表现良好。根据主驱动电机数量的不同，变频驱动方式可以分为多传动模式和单传动模式，多传动模式的技术水平较高，生产速度更快，性能稳定；单传动模式兼容性强，成本低廉，具有经济上的优势。

2.2 规模化应用电机直驱模式

在钻机运行过程中，原动机、转盘与钻井泵和绞车之间运行转速差距明显，变频技术与PLC技术的飞速发展使得电机可以直接对转盘、钻井泵以及绞车进行驱动，原动机则一直依赖链条、皮带、减速箱等进行驱动。采用电机直接对钻机进行驱动可以取得良好的效果，减少传动链，提高效率，降低维保成本，具有良好的经济效益。

2.3 钻机智能化系统的应用方式

钻机智能化系统应用主要表现为全功能、全过程的自动化，首先要实现的是钻机装备的完全机械化，以往钻机需要人工进行钻杆上卸扣，劳动强度大，且钻头在作业过程中容易受到损伤，智能化系统的应用可以有效降低劳动强度，使用完全机械化的手段进行钻杆的拆卸，能够有效加快作业进程。钻机智能化系统可极大地提高钻井管柱处理的自动化、智能化水平，实现井口等高危复杂作业面无人化，实现钻井的远程操作、管控，安全且高效。

3 钻机智能化发展过程中遇到的主要障碍

3.1 没有成熟完善的行业标准

对于钻机智能化系统来说，我国相对起步较晚，技术操作不够成熟，智能化程度较低，不同型号之间钻机操作缺乏共通性，严重影响设备的工作效率。司钻房的操作系统管理不规范，对设备操作的要求和培训工作不到位，有设备滥用盗用的风险。

3.2 对电机的开发力度不足

针对电机的定制化开发力度问题，需要钻机电机的是一系列的产品协同协作，在对某种参数或者部位进行调控时，必然会影响到设备其他部位的应用，造成设备无法实现批量化生产，严重影响设备成本。首先，不同钻机之间功率级别不同，国内直流设备和交流设备种类较多，在进行设备更换与调试时不同种类供电设备驱动存在个性化特点，无法实现多种设备的联合使用。因此，在进行优化设计时还需要完成对电机的一体化设计。

另外，我国高防护等级的电机设备严重缺乏，应用于海洋工程中的钻机需要在海底工作，工作环境复杂，根据相关标准设备需要满足防护等级要求。但就目前来说，我国高防护电机等级普遍受到散热性能的影响而无法满足工程项目的需要，进口设备虽然能够满足施工要求，但是也相应提高了成本，影响企业经济效益。在钻机智能化技术发展过程中，要注意从生产需求出发，将井架、泥浆泵以及绞车等设备参数通过互联网技术传输到钻机生产使用管理部门，并及时对设备异常情况报警，从而提高设备生产的安全性和可靠性。

3.3 管柱自动化处理技术研究投入不足

管柱处理包括接单根、起下钻、下套管等，作业时间占钻井总时间的三成左右，且均是由人工完成，劳动强度大，作业效率低，且存在极大的危险性。现场情况对于管柱自动化处理技术有着迫切的需求。国内相关的厂商也相继针对管柱的自动化处理技术进行研发，但相较于国外的同类企业，我国在技术创新以及研发投入上皆存在很大的差距。为此，国内钻井设备厂商应加大技术研发投入，打开思路，求实创新，贴合现场需求，确保为现场作业提供可靠、适应性广的全功能产品[1]。

4 结语

综上所述，钻机智能化技术的应用是当前钻井设备发展的必然方向，可以有效提高石油开采的效率，提高施工的安全性，降低风险，解放人力。对常规钻机系统进行自动化与智能化升级需要设备硬件与软件两方面的协同作用，升级之后可以满足施工安全性、自动化的要求，减少人力资源的投入，大大降低企业成本，提高企业的经济效益。