石油鉆機控制系統的優化范文

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石油鉆機的發展趨勢研究

為實現油氣藏的有效勘探，適應不同環境、不同地帶的勘探工作，美國、意大利等國相繼開發研制了各種類型的石油鉆機，美國居于首位，其在20年代中期就已運用機械驅動鉆機達到成熟階段，而這是我國目前普遍采用的鉆機種類。長期以來，隨著石油制造業的不斷發展，國外鉆機在傳動方式、結構形式以及頂驅發展方面都卓有成效。近來，交流變頻電驅動鉆機逐漸得到推廣使用。通過相關資料調查顯示，今后石油鉆機將向著以下趨勢發展：（1）類型向著多樣化方向發展，包括：①根據勘探環境差異，開發出適應沙漠、海洋、淺海、海灘、極地以及城市、地震區等各種環境下的對應鉆機類型；根據鉆井工藝需要，開發了各種普通井和特殊井適用鉆機，如斜井鉆機、小井眼鉆機等以及自動化鉆機、輕便快速移運鉆機等。這些體現了石油鉆機的類型趨于多樣化。（2）體積向著兩極化方向發展，表現為深井鉆機趨向大型化，輕便鉆機趨向小型化發展。便于選擇，滿足不同需要，提升作業效率和經濟效益。（3）控制系統向著自動化方向發展，表現為隨著科技進步和生產擴大，相繼出現頂部驅動鉆井裝置、盤式剎車技術、電驅動與全液壓鉆機等新技術的鉆機。可靠性、安全性、智能性都有所改善和提高，在質量和體積上也具有明顯優勢，大大加快了鉆機自動化的步伐。（4）設計向著人性化方向發展。充分認識到人是生產的主體，遵循人本思想，安全性大大提高，提升作業效率的同時，注重環保需要。

石油鉆機發展及其控制模式優化策略研究

1鉆機發展建議

上述研究中表明國際石油鉆井技術的發展總趨勢是以信息化、系統化、智能化、自動化為特點，正在逐漸向全自動化鉆井方向發展，21世紀石油鉆機，勢必將會有更大發展。然而，我國石油鉆機雖然也有了一定發展，但相比國外仍有較大差距，表現在：勘探地域受到限制；集裝程度高的鉆機未良好運用；信息化、智能化程度較低；在用鉆機工藝方案不完善等諸多方面。針對我國石油鉆機發展的不足，給出以下發展建議：（1）技術上，按成熟技術產業化、在研技術集成化和高新創新技術自主化三個層次發展鉆井技術，取精去劣，正確規劃，以自動化鉆井為重點發展對象，堅持創新，并把自主創新擺在首位。（2）設備上，有針對性采用適合區塊地形結構和氣候條件的鉆機進行勘探，以確保勘探的安全性，降低成本，提高作業效率和經濟效益。（3）其他方面。包括健全石油鉆機管理體系；轉變“重機輕件”的觀念；籌資進行項目創新及技術改造；建立聯合生產體系；鞏固總裝廠建設；培養相應高素質專業人才。

2模式優化對策

經過上述研究，我們知道目前石油鉆機的控制模式并不完善，各廠商不考慮勘探環境，鉆機出廠前進行預設值設定，使其適應不同環境和地質條件的能力較差，難以有針對性地進行調整和改良，基于新型鉆機的這些缺點，為完善其控制模式，提出了以下策略：（1）單元劃分控制策略，即井隊劃區塊打井，由于同一區塊的地形基本相同，有利于緩解地層變化壓力。（2）樣本示范控制策略，作為范例，奠定學習型控制系統的引入基礎。（3）學習促進控制策略。根據控制經驗的累積，進行自動控制系統的評估決策和完善提高，以更好地進行石油鉆機鉆井工作。基于上述三種策略，提出了“四步走”模式：機器記憶過程—優化設計過程—半自動控制過程—偏差值設定過程。這幾項控制技術的優勢表現為：（1）適應環境能力強，糾正了人為失誤；（2）可靠性和人本化因素提高，增強了安全運行和自動控制能力；（3）真正做到降低風險，有效降低了成本，提高了生產效率和安全使用，經濟、安全雙收益。（4）做好技術創新準備工作。由少積多建立區塊資料數據庫，為進一步研究復雜工況的無人值班作業技術奠定良好的基礎。（5）應用對象具有優勢。技術適合區塊鉆井工況屬于井位相對密集區，優勢明顯程度與區塊井位數量相關，即區塊井位越多，優勢越明顯。

結語

隨著科技進步和工藝提高，在工程科技高速發展的21世紀，大眾對自動化控制系統的期望度日益加大。現代石油鉆井技術正從科學化成熟鉆井階段向自動化操控鉆井階段發展。我國應正確對待與國際的差距，不斷努力，建造新型石油鉆機，加快機械化、智能化進程，提高勞動生產率，以提高自身石油鉆機在國際市場上的競爭力。綜合上述研究，石油鉆機控制系統正向著小型化、模塊化、集成化、智能化發展。隨著智能控制系統的應用和完善，設備上逐漸優化和高素質作業人員配備等，都將不斷促進石油鉆機技術創新工作，推動鉆機控制系統進一步發展。（本文作者：李奔單位：中國石油集團長城鉆探工程有限公司裝備部）