浅析石油钻机中的新技术及应用

刘爽

（中石化四机石油机械有限公司，湖北 荆州434000）

1 引言

新时期，石油开采行业迎来了新的发展优势，同时也面临着严峻的挑战。如何满足更高质量的能源需求、优化开采作业成为石油单位攻坚克难的主要方向。石油钻井作业是一切工作的基础，同时，其工作程序及工作环境也较为复杂，石油钻机作业的技术质量将直接影响到钻井作业的效率。当前，我国多数石油企业积极借鉴国外石油开采的先进技术，结合我国长期以来的开采经验，使得大量新技术融入石油钻机中，为我国石油开采行业的现代化发展打下了坚实基础。

2 石油钻机中的新技术及其应用

2.1 变频驱动技术

我国的石油钻机曾长期采用机械传动的方式，主要依靠柴油机进行驱动，而部分西方发达国家则较早地开始了电驱动钻机的实践应用。20世纪80年代末期，我国自主研发了国内第一台依靠采用直流驱动形式的2J45D 陆地电动钻机，为石油钻机驱动技术的创新奠定了基础。20世纪末，电子电力信息技术发展迅猛，直到今天仍然呈现出良好的发展态势，这就为变频技术应用于石油钻机提供了条件。当前，我国石油开采领域的变频驱动技术居于世界前列，变频点驱动钻机的钻进深度可以达到3000～12000m 的优质效果。

变频驱动技术作为一种现代化的电能驱动技术，具有能耗低、效率高的显著优势，在可持续发展的背景下，其全面取代柴油驱动是必然趋势，这一技术的大量应用也为企业的节能减排工作提供了很大支持。近年来，随着变频驱动技术在石油钻机中的深入应用，专业人员经过持续的实践摸索与系统的理论研究，已经研发出了全数字交流驱动电动钻机，这一钻机的应用价值更加突出，其结构简单、操作灵活、维护便利，对于复杂作业环境的适应程度极强，也将实现广泛应用。

2.2 自动送钻技术

自动送钻技术也是一种崭新的石油钻机技术，在实践应用中展现出了较强的应用价值。利用自动送钻技术，在钻机正常钻进的过程中，无需通过传统的司钻人员组织调节的形式，即可以依照规范要求完成对钻压、钻速的调节工作。采用自动送钻技术的钻进系统是一个弹性系统，在其车头和绞车之间有一个游车、钻柱系统协调构成的基础部分。这一技术的最显著优势就在于其运转过程中所产生的摩擦力相对较小，与传统司钻操作技术相比，自动送钻避免了手动操作的干扰，打破了人工给进的不均匀力度限制，也避免了各种不同类型的摩擦，将摩擦力控制在了相对较小的范围内，这对于保障井底钻进系数及整体工作的准确性具有重要作用。

2.3 钻机网电改造节能技术

当前，为了落实可持续发展的基本目标，“油改电”已经成为石油钻井技术的发展趋势，这对于实现节能减排的效果具有重要意义。具体来说，钻机的网电改造主要包括电动钻机网电改造和机械钻机网电改造。两者的工作流程具有较高的一致性，均是依托于油区内部的高压网电，使得高压网电经由变压器、无功率补偿装置、滤波装置等被处理，在处理工作完成之后，其会输出相应的交流电，再将这项交流电输入原配的电控系统，即VFD、SCR，以此来为驱动绞车、转盘、泥浆泵等设备的工作提供动力，为后续的钻井操作打下基础。

2.4 计算机集成控制技术

计算机集成控制技术是应对石油钻井自动化程度提高的必要技术，可以减少因控制数量增加带来的效率问题。在钻井工作中，集成化的控制系统主要采用PLC 技术实现对仪表系统、变频驱动系统、监控系统等各类系统的集约化管理，这大大提升了信息的收集与整合效率，为保障钻井作业的有序进行打下了基础[1]。

国外的集成控制技术起步较早，尤其是美国国民油井的电子司钻CyberBase 和阿克公司的钻进可视化系统Drillview更是得到了世界范围内的认可。而我国的相关研究与实践起步较晚，但是近年来的发展速度也明显加快，逐渐与我国石油行业的发展保持了一致性。20世纪末，我国部分学者开始了针对全数字钻机电气控制系统的严控，主要采用微处理器作为依托，进行基础的软件控制，该系统已经可以实现发现作业问题、保护、显示的基础功能。近年来，集成控制技术不断升级，大大便利了石油单位的现代化管理，也切实提高了石油钻井操作的工作效率。

3 结语

综上所述，石油钻机新技术的应用在实践中展现了独特的优势，为石油开采行业的可持续发展提供了新的技术支撑。专业人员与研究学者应当继续关注新技术的开发与创新，准确把握石油钻井中涌现出的新问题、总结针对性的新方法，并形成具有指导价值的新经验，推动石油钻井工作全面智能化、自动化的发展进程。