试析石油钻机中的新技术及应用

王宝忠，吴万起，马永恒

（1.中国石油渤海钻探第三钻井工程公司， 天津 300280）

（2.中国石油渤海装备石油机械厂， 河北 任丘 062552）

根据国家统计局公布的数据，2018年我国原油总产量1.9亿吨，原油进口量4.6亿吨，国内原油生产量与进口量间的巨大差距，造成国内原油价格波动较大，给企业增加了生产成本，给百姓生活增加了支出。为保证能源安全，提高国内原油产量，石油勘探开发企业通过技术创新与调整，进一步增强原油开发能力。文章在明确石油钻机应用重要性的基础上，探讨相关钻机技术的应用方式，旨在为后续相关钻井技术研发、应用等工作奠定坚实的技术基础。

1 石油钻机技术应用的重要性

对石油钻机技术应用重要性的探讨，促进石油企业以及技术人员从整体层面，掌握石油钻井作业的特性以及我国在石油钻机技术应用方面的现状，逐步明确石油钻机技术应用的重要性，为后续相关分析研究以及技术应用的开展提供方向性引导。

我国石油资源开采环境较为复杂，为保证钻井的顺利进行，石油企业投入大量资源进行有关生产活动。与其他产业部门相比，石油产业投资规模大、工作负荷大、风险系数高，基于此情况，石油企业为了保证石油开采的速度，提升开采活动的安全性，增加经济收益，满足区域经济发展与社会生活的消费需求[1]。往往根据需要对技术设备进行更新升级，钻机技术作为石油生产体系的重要组成部分，钻机技术的稳定性、安全性对于石油钻井作业的整体质效以及安全性有着直接影响。从以往经验看，通过对石油钻机的有效使用，能够在短时间内，大幅度提升石油钻井作业的效率，降低生产成本，减少不必要的费用支出，因此越来越多的石油企业在日常生产过程中，逐步认识到钻机技术的重要性，尝试进行钻机技术的引进以及研发[2]。从实际情况看，我国石油钻机技术起步相对较晚，与国外石油钻机技术相比仍存在一定差距，为充分发挥石油钻机的生产优势，缩短与发达国家在技术方面的差距，扩大石油勘探与开采规模，增加石油开采力度，相关企业以及技术团队，通过技术创新，逐步形成变频驱动技术、计算机集成控制技术、自动化控制技术、激光钻井技术等多元化、新型钻机技术体系。从实际应用效果看，石油钻机新技术更符合现阶段石油钻探开采需求。基于这种实际，有必要对石油钻机新技术的特点以及应用方式进行全面探讨，总结和梳理技术应用经验，确保石油钻机新技术的应用水平。

2 石油钻机新技术类型与应用方法

随着技术的不断成熟，石油钻机新技术类型日益多元，变频驱动技术、计算机集成控制技术、自动化控制技术、激光钻井技术等作为现代高效的石油钻机技术，在很大程度上满足了不同环境下，石油钻井作业的使用需求。

2.1变频驱动技术

在上世纪，我国的石油钻机曾经长期采用机械传动方式，主要通过柴油机驱动。这种驱动机制动力损耗大，无法在复杂工况下有序开展石油开采作业。由于我国石油开采的环境较为复杂，相关石油企业以及技术团队，在吸收国外技术经验的基础上，在上世纪80年代研发出变频驱动技术，变频驱动技术在石油钻机上的应用，大幅度提升了钻机钻探开采的深度，如我国研发的新型变频电驱动钻机，可以完成3000m到12000m的石油开采[3]。变频电驱动技术在石油钻机中的应用，进一步提升了钻机动力系统的调速能力，减少了电力损耗，控制钻机运行成本，从相关研究数据看，通过变频驱动技术的使用，石油钻机的动力成本可以降低40%，同时变频驱动技术的应用范围较为广泛，钻机的提升装置、控制设备、传动装置等都能应用。在实际使用过程中，技术人员可以根据石油钻机的驱动需求，进行必要的技术调整以及优化，例如采取交流异步电动机或交流同步电动机等多种方式，实现对石油钻机驱动装置的科学设置，除了进行电动机的针对性选择外，技术人员在变频驱动技术应用的过程中，还需要在科学性、实用性的引导下，做好控制技术的优化，例如通过PWM控制技术以及SPWM控制技术等方式，使得变频驱动装置在运行过程中，能够根据实际使用需求，灵活调整各类电压、电力输出能力，在此基础上，做好变频驱动装置的主电路优化，完成电路整合、中间电路以及逆变电路的控制，进一步增强变频驱动技术的控制效能，满足石油钻机对动力的使用需求。

2.2 计算机集成控制技术

在计算机集成控制技术应用的过程中，技术人员需要做好计算机硬件与软件系统的更新优化工作，通过不断升级，使得整个计算机集成控制技术得到稳步提升，增强计算机对于石油钻机的控制水平[4]。同时考虑到石油钻机的部件较多，工作环境复杂，在计算机集成控制技术应用环节，技术人员需要计算机控制系统的集成化管理，借助于PLC对变频驱动系统、钻机仪表设备、监控设备等进行集成化管理，将各个控制单元进行优化，通过计算机集成控制技术，实现了石油钻机自我诊断、设备监控等功能的完善，在石油钻机内部构建起完备的钻机运行机制，工作人员可以根据实际石油开采需求，通过计算机集成控制技术，对开采流程进行优化，减轻工作强度，缩短石油开采周期，降低石油开采成本。

2.3 自动化控制技术

我国在较长的一段时间内，在石油钻机钻探中，人员使用较多，钻井作业强度较大，工作效率不高，极易发生安全风险。为了应对这种情况，在石油钻机应用中，石油企业以及相关技术人员，将自动化控制技术引入石油勘探开采领域，借助于自动化控制技术，不断提升石油钻井开采的整体质效，降低开采劳动强度，管控安全风险，有效控制生产成本。自动化控制技术，在实际应用过程中，技术人员应当在科学性、实用性的引导下，结合石油钻机的使用实际，进行自动化控制技术的有效应用。具体而言，技术人员通过传感器合理规划，形成传感器网络，对石油钻井内各个地层的结构变化、钻机钻进速度、藏油位置等数据信息，进行快速获取以及有效传输，地面控制站工作人员则依据相关传感器提供的数据信息，下达相应的控制指令，对自动化控制技术内部的控制器等设备组件，采取相应的措施，保证石油钻机的有序运转，实现石油开采的顺利进行。

2.4 激光钻井技术

激光钻井技术与其他技术相比，其穿透性更强，在很大程度上，增强了钻机钻进的速度[5]。在实际激光钻井技术应用环节，技术人员可借助各类传感器以及图像显示系统，将钻机钻井过程中产生的各类数据信息进行快速传输，通过这种方式，技术人员能够有效在短时间内，快速获取钻井过程中井下的各类数据，根据实际情况，灵活调整钻井技术方案，增强钻井的整体质效。同时激光钻井技术使用环节，技术人员可以通过计算机自动化控制技术等手段，对激光钻井技术的管控能力进行提升，使得技术人员在相关技术手段的支持下，灵活调整激光钻井设备的各项参数，增强钻进的有效性。

3 结语

我国石油钻井作业环境较为复杂，钻机技术的研发与创新起步较晚，在一定程度上限制了石油钻井开采的整体质效。变频驱动技术、计算机集成控制技术、自动化控制技术、激光钻井技术等石油钻机新技术的出现与应用，可以在很大程度上满足不同工况下石油钻井开采的相关要求，增加石油开采的整体规模，降低对外部石油进口的依赖程度，降低石油化工产品的价格波动，大大提升我国的能源安全。

◆参考文献

[1] 刘爽. 浅析石油钻机中的新技术及应用[J].中小企业管理与科技，2019，(14)：67-68.

[2] 柳震，殷晔兰. 浅析钻井提速新工艺在实践中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2018，(5)：170-171.

[3] 杨勇. 浅谈国内石油钻机自动化技术现状与建议[J].科教导刊（电子版），2018，(16)：254.

[4] 赖鹏. 新技术在石油地质开发中的运用浅析[J].化工管理，2018，(16)：214.

[5] 方永春，王慧珍，廖明，等. 石油钻机应用网电技术方案浅析[J].石油和化工设备，2017，(7)：42-46.