石油钻机生产与智能控制系统探究

刘勇(中石化石油工程机械有限公司第四石油机械厂， 湖北 荆州 434024)

石油钻机生产与智能控制系统探究

刘勇(中石化石油工程机械有限公司第四石油机械厂， 湖北 荆州 434024)

随着人们对石油需求量的增多，以及现代石油开采工程的不断深入，对相关机械设备的要求也越来越高。在石油开采生产中，离不开对石油钻机的应用，而进一步提高石油钻机的智能化水平是一项关键要务。本文通过研究石油钻机生产的具体过程，提出在不同工作环境下应用石油钻机时引入学习控制系统。依据某地区首次操作判断的实际过程，结合钻井仪表数据，建立相应数据库，以提高石油钻机的智能控制系统化程度，减轻人工工作强度。

石油钻机；钻机生产；智能控制系统

当今时代，随着科技的发展，石油钻机的研发制造技术也越来越先进，正不断朝向高可靠性、高实用化及高性价比方向发展。不过，就现今实际情况来看，虽然智能控制系统已经在石油钻机生产中得到了一定的应用，但总体上而言其智能控制系统对外部环境的适应性仍然较差，尚无法很好地满足不同工作环境下石油钻机的生产需求。而引入学习控制系统，则有效打破了在石油钻机智能化发展道路上的瓶颈。本文主要针对石油钻机生产与智能控制系统进行了浅要分析，仅作抛砖引玉之用。

1 石油钻机生产的现状

目前，智能控制系统在石油钻机生产中的应用主要体现在盘刹送钻及交流变频小电机送钻等方面，其原理是利用传感器采集悬重等数据，通过计算取得最优值，从而实现智能化控制。虽然，这使得石油钻机的智能化程度得到了一定的提升，人工工作强度得到了一定的减轻，但从整体上而言仍旧不是很理想。这主要是因为现有程序多为出厂预设的，不能随意更改，所以无法很好地满足不同工作环境下石油钻机的生产需求。在实际使用中也可以发现，因智能控制系统不够完善所引起的频繁报警、停钻等现象经常出现，极大地影响了石油钻机的正常运行。具体来说，分析石油钻机生产的现状问题，主要有以下两点：一者，石油钻机的工作环境较差，多处于地质复杂、气候多变的环境下工作，这导致包括石油钻机在内的许多精密仪器都无法正常运行，同时又由于石油钻机生产的特殊性，也无法提前有效地勘探开采环境；二者，石油钻机的工作状态较差，经常需要远距离打钻，而距离越远则意味着信号传输速度越慢，因此智能控制也就比较滞后，即使有的石油钻机引入了模糊控制系统等，但受制于我国技术的发展水平，仍然无法从根本上解决这一问题。

2 石油钻机当前的智能控制模式

从现今情况来看，在我国大部分的石油钻机生产中，都并未充分考虑到外界环境因素对石油钻机智能控制系统运行的影响，甚至有的根本就完全不考虑外界环境因素的影响，而只根据事先的程序来完成各项工作。但是，一般这种程序都只是针对常规工作环境下石油钻机的生产而进行设定的，无法针对不同的地质环境、气候环境等进行智能的切换和调整，因此对外界环境的适应性较差，在实际应用中很容易遇到“水土不服”的情况。以交流变频小电机送钻为例，其在现代石油开采中比较常用，原理是先采集电压、电流、频率等参数，然后计算出钻压、钻速等的实际值与预设值间的误差，之后由控制部门发出相应的指令信号，对石油钻机实现动态控制，使其以设定的参数自动进行生产。虽然这是一种自动化的生产模式，但其缺点也是十分明显的。由于程序是提早就设定好的，所以无法根据实际工作环境状况进行适当调整，当遇到一些复杂地形或者恶劣天气时，就会频繁出现报警、停钻等现象，从而极大地影响了石油钻机的正常运行，降低了生产效率，也提高了维护维修成本。

3 提高石油钻机的智能控制系统化程度的几点对策

首先，在打井时划分区块进行打井，由于同一区块的工作环境也基本相同，所以可以在一定程度上减轻因环境变化所造成的问题；其次，打井前先钻探井，对不同地层进行取样分析，以方便引入学习控制系统；第三，引入学习控制系统，该系统是一种模拟人类的控制调节机制的系统，其可以通过重复输入信号来实现对系统的校正，以使系统能够特定响应特定的输入，逐步获得实际工作环境信息，并依据相应的标准来进行评估、分类、决策及改善，最终实现智能控制系统化程度的特高。学习控制系统运行的具体步骤为：

①记忆学习。在打探井过程中开始对不同地层的工作环境及特点等进行记录，然后建立对应关系，建立地层变化-操作模式。②优化设计。通过整理和编辑探井操作过程数据，结合操作经验，对系统进行二次优化，以进一步满足实际工作环境需求。③半自动控制模式：钻井时采取以自动控制为主、以人工监督为辅的半自动控制模式，从而既减轻了人工工作强度，同时又可更贴近实际工作环境。④设定偏差值：对相关参数设定允许范围，当超过允许范围时机器即发出报警，同时转为手动模式。

4 结语

综上所述，在石油开采生产中，应用石油钻机时对智能化的要求很高。但目前的石油钻机智能控制系统多无法满足不同工作环境的生产需求，所以亟需更新完善。通过引入学习控制系统，使得石油钻机的环境适应性得到了增强、可靠性和人性化得到了提升、风险得以减少，同时更为相关技术的创新奠定了基础。

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刘勇(1974- )，男，山东滕州人，助理工程师，本科，主要从事生产管理工作。