国内石油钻机自动化技术现状与建议

李福雷 李 明 刘洪轩

(山东科瑞机械制造有限公司，山东 东营 257000)

1 国内石油钻机自动化技术的现状剖析

1.1 交流变频钻机较多依赖进口

我国石油开采中，已经广泛应用电力拖动技术，特别是机械设备中的应用较多。电力拖动技术具有传动、调速的优点，在市场份额中占据了重要的地位。石油开采对其工作的价值肯定比较高，需要具备比较完善的整体性能。然而，现阶段在我国还是主要依赖进口的交流变频器，虽然国产的电机自身的性能也比较高，但是整体技术方面并不占据先进地位，其受众信任程度比较低。这些导致国产石油钻机的推广比较难，甚至可以说是要克服重重困境，想要得到普遍性的应用，需要在实际生产过程中经过反复的应用，提高技术优势。因此，鉴于我国石油钻机生产机械设备的落后性，在国际上不能抢占主要市场。很多石油生产开采工作要依靠国外进口机械，形成一种国内自动化技术应用与国外结合的生产模式，并且国外技术占据了多数份额，自主生产应用不能及时地跟进，缺乏广泛推广的持续性。

1.2 油田生产动力源的应用现状

石油钻井技术以及自动化技术需要不断的能源支持，不断地消耗能源。国内当前使用能源和动力源，也是存在一定区别的。现阶段国内主选柴油发电动力方式，通过发电控制电网，给绞车以及跟其相关联的辅助系统实现持续性的供电。当前的这种技术在应用过程中将数字化、模拟发电机联合运用，组成多台机组的运行模式。然而这类系统模式主要使用的是美国CAT公司的产品，表明现阶段我国的核心系统技术还是依赖进口，国产化较多的主要是辅助设备。

此外，由于开采地点是不同的，开采地的能源提供状况就会存在显著差异，导致油田开采使用到的生产动力源存在很大区别。能源资源比较丰富的地域，已经改善了传统的工作模式，将燃气机组的工作模式进行应用。但这种工作模式也同样存在一些问题，如果石油开采工程的负载比较重，很难及时满足其电力的大量需求。针对当前的现有问题，一些石油开采企业不断地研发新产能方式，综合应用燃气与柴油混合动力机组，并根据工作的实际需求不断进行改进，提高了整体生产工作的灵活性。但是这些都还是处于探索阶段，需要理论结合实际应用反复验证。所以，综合分析来看，我国油田生产动力源的使用与应用还是存在明显的问题，比如技术开发不具备完善性、一体化电机与安全性高的电机比较缺乏等，同时在安装与使用方面也需要进行有效的弥补。

1.3 自动化工艺与自动化技术的应用问题

在石油钻机控制系统中，应用较为关键的一项核心技术就是PLC技术，其能够为石油开采的生产活动提供关键性的技术支持，具有非常重要的技术价值和技术意义，能够大大提升辅助设备操作的快捷性。我国现阶段应用较为广泛的是西门子S7-300控制器，兼容了辅助设备的支持。如果西门子S7-300控制器在生产过程中出现故障，能够利用辅助设备的切换来完成替代。然而，在实际的生产应用中，同样存在一些不可避免的问题，容易造成启动过程中的停机停产，需要不断提升自动切换的技术，为此类技术与设备的应用提供方便。现阶段很多石油开采企业也在不断地研发新产品，将自动化工艺与PLC技术融合在生产过程中，提高了生产的自动监管程度，并能完成监控预警。但是不足现象也会频发，比如在技术开发过程中利用第三方设备来辅助生产，会出现接口尺寸不对称，导致设备的不兼容；还有元件的安装使用混乱，电机功率的不完全匹配等等，这些问题的出现都要引起重视，以免造成失误。

2 改善国内石油钻机自动化技术现状的相关建议

2.1 提高国内的自动化工具开发水平

现阶段我国的石油钻机技术还处在一个中等水平，虽然地面以及管柱自动化设备已经应用，但与国外相比差距还比较大。提高我国自动化技术水准，需要提高设备以及工具的自动化，并将自动化工具应用水平提高到最大，以科学完善的作业流程为指导，将自动化技术在国产设备中普及应用。在石油开采的实际工作过程中，要将设备的安全性、快捷性、可靠性作为优先考虑的条件，特别是针对自动化工具、控制系统的应用，要重点根据设备功能与设备应用的实用性来开发，逐步做到与国际接轨。

2.2 重视集成控制技术的研发应用

石油钻机中的集成控制技术应用，发挥着举足轻重的作用，其合理科学的应用，能够正确地规避很多传统工作中的问题，将能源利用率提高到最大程度，有效地降低人力消耗。现阶段我国钻机技术采用的电动机、仪表与监控技术都是独立工作的，在使用过程中需要人为去进行机械调试，信息化技术与集成管理的不完善，导致数据信息不能及时共享。这些情况的存在，加上不够成熟的自身系统，对于后续工作的开展容易造成不利影响。因此，要解决这类现象，就需要重视集成控制技术的研发应用，加大研发的力度，让集成控制技术系统水平不断地提升，进而提高石油开采的工业机械化水平。

2.3 加强节能技术的研发应用

石油资源的开采，需要结合钻机技术的应用，不可避免地就会造成能源的浪费。石油属于不可再生资源，矿产形成的速度无法跟上人类开发的速度，人类常年累月的大量开采，会造成石油储量的不断减少，甚至有些地区都已经出现枯竭现象。因此，要重视石油开采过程中的节能技术应用。比如，变频绞车主要通过电阻转化方式提供热能，这个转化过程容易造成资源的浪费。如果应用超级电容，并对此过程实施回收利用，就能有效地避免资源浪费，还能将整体工作的经济价值放到最大，有效地弥补原有方式的不足。加强节能技术的研发应用，不仅能够降低资源开采损耗，还能结合自动化技术有效地提升石油行业的经济效益。

3 结语

综上所述，石油钻井技术作为提取石油资源的重要手段，需要对其技术的自动化与先进性加以重视。虽然我国石油企业不断地探索钻机自动化的有效途径，但是就当前情况来看，还是有一些问题的存在。各个石油开采企业要结合钻机主机制造厂与国外配套厂商，逐步攻克难关，提高国内的自动化工具水平，重视集成控制技术与节能技术的研发和应用，提升中国制造水平。