國內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與建議

1、國內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與建議摘 要：石油資源是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)，可以提升企業(yè)的自動(dòng)化程度。但是我國石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)仍然存在一定的缺乏之處。本文主要探究國內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的開展現(xiàn)狀及問題，之后制定推動(dòng)其自動(dòng)化開展程度的建議。以往國內(nèi)石油企業(yè)可以明確分析自身開展態(tài)勢，以此來取代舊技術(shù)，研發(fā)新技術(shù)，引進(jìn)新方案。關(guān)鍵詞：石油鉆機(jī)；自動(dòng)化技術(shù)；現(xiàn)狀0 引言石油是目前現(xiàn)代工業(yè)社會最重要的資源，石油鉆井技術(shù)是提取資源的重要手段。隨著科技的不斷開展，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于石油鉆井技術(shù)中，通過智能控制，提升了開采效率1。但是在實(shí)際應(yīng)用中，石油鉆機(jī)的自動(dòng)化技術(shù)仍然存在缺

2、乏之處，因此，結(jié)合石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的開展現(xiàn)狀，制定可行性建議具有重要的意義。1 石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)開展現(xiàn)狀1.1 變頻傳動(dòng)技術(shù)及晶閘管整流傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用在石油鉆機(jī)技術(shù)的開展中，電力拖動(dòng)技術(shù)已逐漸引入到機(jī)械設(shè)備中，通過傳動(dòng)和調(diào)速的優(yōu)勢，迅速地占據(jù)了市場份額。在交流變頻鉆機(jī)的開展方面，西門子公司的S120系列變頻器成為鉆機(jī)的重要配置，國產(chǎn)電機(jī)雖然可以發(fā)揮性能，但是由于受到信任程度以及技術(shù)優(yōu)勢的影響，導(dǎo)致國產(chǎn)電機(jī)難以推廣2。另外，根據(jù)交流鉆機(jī)傳動(dòng)方式的差異，可以分為多傳動(dòng)及單傳動(dòng)形式，多傳動(dòng)具有構(gòu)造和本錢的優(yōu)勢，單傳動(dòng)具有兼容性和本錢低的優(yōu)勢。在直流石油鉆機(jī)技術(shù)的開展中，國內(nèi)的主要技術(shù)是采用Ros

3、sHILL公司的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，同時(shí)采用西門子公司的調(diào)速器進(jìn)展驅(qū)動(dòng)?？梢姡趪鴥?nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，主要采用國外公司的技術(shù)，自主消費(fèi)應(yīng)用才能相對較低。1.2 動(dòng)力源開展現(xiàn)狀在石油鉆井技術(shù)的開展中，目前主要是采取柴油發(fā)電機(jī)動(dòng)力方式，通過發(fā)電控制電網(wǎng)，并且可以實(shí)現(xiàn)對絞車以及輔助系統(tǒng)的供電。在技術(shù)的應(yīng)用中，通過數(shù)字以及模擬發(fā)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)多臺機(jī)組的運(yùn)行形式，在目前的柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)中，主要是運(yùn)用美國CAT公司的產(chǎn)品，而在配套設(shè)備的應(yīng)用方面，主要是采用中國石油集團(tuán)開發(fā)的輔助設(shè)備。在資源豐富的地區(qū)，部分油田已經(jīng)采用了燃?xì)鈾C(jī)組的工作方式，但是對于負(fù)載較重的工程，那么無法滿足電力需求。針對這種現(xiàn)象，石油企業(yè)

4、研制出燃?xì)馀c柴油混合動(dòng)力的機(jī)組，其可以根據(jù)工程的實(shí)際情況來設(shè)置比例，目前尚且處于試驗(yàn)中，具有較高的應(yīng)用價(jià)值3。另外，在電網(wǎng)較為便利的地區(qū)，可以利用曹勇變壓器實(shí)現(xiàn)電源的接入。但是由于該設(shè)備會增加無功功率，影響電網(wǎng)質(zhì)量，因此需要設(shè)置無功補(bǔ)償裝置來進(jìn)展調(diào)整，提升鉆井技術(shù)的可行性及可靠性。1.3 PLC技術(shù)開展現(xiàn)狀隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷開展及應(yīng)用，PLC技術(shù)已經(jīng)逐漸成為鉆機(jī)技術(shù)的核心控制部分。在我國鉆機(jī)的控制系統(tǒng)中，目前主要采用西門子S7-300控制器，并且會采用備用設(shè)備來輔助消費(fèi)。在控制器出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過切換的方式來選擇備用方案。但是由于啟動(dòng)過程容易造成停機(jī)，因此仍然需要改進(jìn)。針對這種現(xiàn)象，S7

5、400H的開發(fā)，已經(jīng)轉(zhuǎn)件取代來原有的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中存在2套處理器，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從而提升了工作效率。另外，在通信及操作中，Profibus通信技術(shù)以及光線技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于鉆機(jī)技術(shù)中，提升了設(shè)備的集成化程度。1.4 自動(dòng)化工具的應(yīng)用在國內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的開展中，隨著石油公司的要求不斷提升，HSE要求已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，石油企業(yè)紛紛研制自身的產(chǎn)品，其主要以輸送設(shè)備以及動(dòng)力貓道等產(chǎn)品為主。自動(dòng)化工具的應(yīng)用，提升了企業(yè)的自動(dòng)化程度。1.5 電機(jī)直驅(qū)方式以及自動(dòng)化功能現(xiàn)狀隨著石油鉆機(jī)技術(shù)的開展，電機(jī)直驅(qū)方式由于構(gòu)造簡單以及體積小等特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸應(yīng)用于鉆機(jī)中。隨著石油公司的科研，直驅(qū)鉆井

6、泵以及頂驅(qū)已經(jīng)應(yīng)用于鉆機(jī)技術(shù)中，且已經(jīng)逐漸開發(fā)出核心部分的永磁電機(jī)。在自動(dòng)化功能的開發(fā)中，隨著PLC技術(shù)的應(yīng)用，自動(dòng)送鉆、扭矩限定以及電氣液的聯(lián)動(dòng)功能已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)，可以對鉆機(jī)的速度、壓力及流量等參數(shù)進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，提升了系y的整體自動(dòng)化性能。2 開展問題剖析在我國石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)中，目前尚且存在較多的問題，其主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面：缺乏規(guī)劃。在技術(shù)的開發(fā)過程中，通常會采用第三方設(shè)備進(jìn)展輔助消費(fèi)，但是由于接口以及尺寸存在差異，導(dǎo)致存在不兼容問題。電機(jī)功率不匹配。主要是由于在開發(fā)的過程中，無法實(shí)現(xiàn)電機(jī)的功率合理化。如在F1600鉆井泵組的工作中，功率需求為1200kW，但是目前我國僅僅

7、運(yùn)用2臺800kW的電機(jī)帶動(dòng)，造成功率存在不匹配的現(xiàn)象。缺乏一體化電機(jī)。在石油鉆井技術(shù)中，嚴(yán)格地限制絞車以及鉆井泵的體積，但是在電機(jī)的設(shè)計(jì)方面并不嚴(yán)格，無法實(shí)現(xiàn)電機(jī)的一體化。缺乏平安等級高的電機(jī)。在石油鉆井作業(yè)中，部分環(huán)境屬于海洋以及惡劣環(huán)境，電氣設(shè)備需要在露天的環(huán)境下進(jìn)展作業(yè)，國家對設(shè)備的平安等級需求為IP56，但是我國尚且缺乏平安等級高的設(shè)備，造成散熱問題成為核心，同時(shí)增加了企業(yè)的本錢。安裝缺陷。在石油電機(jī)相關(guān)設(shè)備的安裝中，同樣存在較多的問題：電纜安裝不標(biāo)準(zhǔn)、密封不標(biāo)準(zhǔn)、接地處理不合理、標(biāo)識不明晰、隔離不當(dāng)以及通風(fēng)性缺乏等問題均會對鉆機(jī)技術(shù)的自動(dòng)化產(chǎn)生較大的影響。在元件的運(yùn)用中，需要滿足我

8、國電氣設(shè)備的使用標(biāo)準(zhǔn)。但是目前電氣設(shè)備的供應(yīng)較為混亂，無法滿足設(shè)備的使用需求。部分商家甚至出現(xiàn)偽造證書的行為，嚴(yán)重影響石油鉆井技術(shù)的平安消費(fèi)。3 石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)開展建議3.1 開發(fā)自動(dòng)化工具 我國在石油鉆機(jī)技術(shù)的應(yīng)用中，已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)對地面及管柱自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，但是與國外大型公司相比，仍然存在較大的差距。如圖3-1所示，其是NOV公司開發(fā)的隔水管處理系統(tǒng)圖，技術(shù)程度明顯高于我國。因此，在開展國內(nèi)石油鉆機(jī)技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)作業(yè)流程，制定科學(xué)的作業(yè)流程，加強(qiáng)對自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。另外，在鉆機(jī)的發(fā)中，需要提升設(shè)備的可靠性，以便最大程度地滿足設(shè)備的使用需求。3.2 加強(qiáng)對集成控制技術(shù)的應(yīng)用我國鉆機(jī)技術(shù)

9、目前主要采用電動(dòng)機(jī)、儀表以及監(jiān)控技術(shù)，但是并未實(shí)現(xiàn)信息與運(yùn)行之間的集成，難以實(shí)現(xiàn)信息共享，因此在開發(fā)的過程中，需要加強(qiáng)對集成控制技術(shù)的應(yīng)用。目前，集成控制技術(shù)被NOV等幾家大公司壟斷，造價(jià)相對較高，而我國應(yīng)該加強(qiáng)對集成控制技術(shù)的科研，目現(xiàn)階段，寶雞石油已經(jīng)實(shí)現(xiàn)集成控制技術(shù)的試驗(yàn)階段，因此需要不斷加強(qiáng)科研力度，推動(dòng)集成控制技術(shù)的高速開展。3.3 開發(fā)節(jié)能技術(shù)在石油鉆機(jī)技術(shù)的運(yùn)用中，存在較高的浪費(fèi)行為，不利于節(jié)約石油資源，因此需要不斷的開發(fā)節(jié)能技術(shù)。如在變頻絞車的應(yīng)用中，主要是通過電阻轉(zhuǎn)化的方式來提供熱能，造成了資源的浪費(fèi)。在節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用中，可以通過超級電容進(jìn)展回收再利用，從而可以提升石油鉆機(jī)技

10、術(shù)的可持續(xù)開展。3.4 開發(fā)故障診斷系統(tǒng)在石油鉆機(jī)技術(shù)的開發(fā)中，經(jīng)常會出現(xiàn)相應(yīng)的故障問題，主要是通過人力資源來進(jìn)展診斷，會浪費(fèi)人力資源，并且診斷效率較低，因此需要開發(fā)智能故障診斷系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集，將信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)中，同時(shí)通過相應(yīng)的軟件技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對故障的分析。如NOV公司設(shè)計(jì)開發(fā)的“eHawk技術(shù)即為故障診斷系統(tǒng)，可以實(shí)如今線診斷和監(jiān)控，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。4 結(jié)語本文主要探究國內(nèi)石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的開展現(xiàn)狀及建議，主要觀點(diǎn)如下：第一，國內(nèi)鉆機(jī)技術(shù)已經(jīng)獲得了較好的開展，但是與國外先進(jìn)程度相比，仍然存在一定的差距；第二，在機(jī)自動(dòng)化技術(shù)中，尚且存在電機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)以及平安等問題；第三，需要通過自動(dòng)化工具、集成技術(shù)、故障診斷系統(tǒng)以及節(jié)能技術(shù)的開發(fā)來提升石油鉆機(jī)技術(shù)的自動(dòng)化程度。參 考 文 獻(xiàn)1 于興軍，魏培靜，張青鋒，等.石油鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的問題及開展建議J.石油礦場機(jī)械，2