浅析石油钻机中的新技术及应用

刘登，陈元欣，马超

（中国石油宝鸡石油机械有限公司钻机分公司，陕西 宝鸡 721000）

对于钻井作业而言，具有较大的投资，同时，风险系数也较高，并且工作环境较为恶劣。在一定程度上讲，钻井装备技术含量对速度具有严重影响，并影响着设备安全等。在当前形势下，和国外钻井技术进行对比，不难发现较为落后。随着石油钻井装备企业的发展，在科研资金方面投入越来越大，在钻机方面，石油开采单位新技术研究愈发加快。因此，我国将会提升钻井装备水平，缩小和国外之间的距离，促进石油钻井技术的快速化发展。

1 石油钻机技术应用的重要作用

对于我国而言，在石油资源开采上，环境尤为复杂，要想真正确保钻井能够有效进行，作为石油企业，应投入一定的资源，从事生产经营活动。和相关产业部门进行对比，不难发现，石油产业具有较大的投资规模，同时工作也具有极大的负荷，风险很大。针对这样的情况，作为石油企业，要想在真正意义上确保石油开采速度，提高开采活动的安全性，最终提升经济效益，保证区域经济和社会生活需求相吻合。应以需求为基准，更新升级技术设备。在石油生产过程中，钻机技术占有一定地位，并发挥着重要性作用。在一定程度上讲，钻机技术自身的稳定性能对石油钻井作业安全性具有严重影响。从经验角度讲，良好利用石油钻机，在一定时间范畴内，能够保证石油钻井具有较高的作业效率，还能减少一定的生产成本，降低费用成本。因此，在目前形势下，众多石油企业在进行生产时，意识到钻机技术的作用，对钻机技术进行深入性研发。从现实情况看，我国在石油钻机技术上，和国外相比，起步很晚，存在较大的距离。要想确保石油钻机作用的发挥，降低和国外技术的距离，并加大开采规模。部分企业应加大技术创新，进而形成多元化钻机技术体系。从实际利用效果角度讲，石油钻机技术能够满足当前石油钻探需求。在这样的情况下，应全面分析石油钻机新技术优势特征，并对技术应用经验进行总结，这样才能促进石油钻机新技术的全面发展。

2 石油钻机中的新技术及其应用

2.1 变频驱动技术

从以往石油钻机来看，一直采用机械传动这样的形式，具体而言，主要是依托柴油机进行驱动，西方发达国家则主要是利用电驱动钻机。20世纪末期，我国研发出以直流驱动形式为主的电动钻机，这种电动钻机是一种陆地电动钻机，创新了石油钻机驱动技术。随着信息技术的快速化发展，电子电力技术呈现出良好的发展趋势，进而在石油钻机中变频技术得到了良好的应用。在当前形势下，从石油开采范畴上看，变频驱动技术占有重要地位，变频点驱动钻机具有很好的效果，钻进深度高达10000m。对于变频驱动技术来讲，是电能驱动技术，具有一定的优势，如能耗较低、高效率等。在这样的发展形势下，会替代柴油驱动。应用变频驱动技术，为企业节能减排工作注入了一份新鲜的活力。近年来，在石油钻机中，变频驱动技术的有效利用，在专业人员深入性实践探讨下，全数字交流驱动电动钻机已经被研发出来，具有极高的价值。不仅具有简单的结构，在操作过程中也具有灵活性，即使面对十分复杂的环境，也能很好地适应。

2.2 自动送钻技术

以往石油钻井作业，需要一定人员数量进行配合，具有很大的劳动强度，并且效率也不是十分理想，并存在一定的危险指数。在当前形势下，在工业领域，自动化控制技术具有较好的利用，因此，在石油开采行业中也发挥着重要作用。利用钻井自动化技术，不仅能够提高开采作业的安全性，还能减少开采成本。在石油钻机技术中，自动送钻技术是一种十分新型的技术，具有较强的利用价值。对自动送钻技术进行有效利用，钻机在钻进时，不需要司钻人员组织调节，依据具体规范，将钻压以及钻速等工作完成。对于自动送钻技术而言，具有一定的优势作用，在进行运转时，摩擦力较小，和司钻操作技术进行对比，不难发现，自动送钻能够手动操作干扰，突破人工给进的限制，还能降防止不容摩擦力，确保摩擦力控制在一定范畴内，对井底钻进系数具有十分重要的意义。针对自动钻井技术的研究，国外研究很早，应用也十分灵活。从世界范围看，对于钻井研究，我国占有一定地位，但在钻机自动化方面，还存在一定的距离。目前，国内行业技术人员也进行了深入性研究，例如，宝石机械管柱自动化处理系统，主要是利用动力猫道以及自动井架工，并利用智能控制器，在一定程度上替代了原有的人力强度工作，减少了劳动强度，同时在工作环境上也极为舒适。

2.3 钻机网电改造节能技术

在当前形势下，要想在真正意义上将可持续发展目标尽快落实，对于石油钻井技术来讲，“油改电”是发展的最终目标，并能确保节能减排目标的实现。具体而言，钻机网电在改造过程中，主要包含以下几点内容：第一，电动钻机改造，第二，机械钻机网电改造。这两者在工作流程上具有相似处，都是以油区内部当中高压网电为主，高压网电会在滤波装置，变压器等装置下进行处理，当完成处理以后，输出相应的交流电，最终输入电控系统中，即为VDF。这样才能对绞车、转盘等设备进行驱动，给予提供一定的动力，给钻井操作奠定良好的基础。

2.4 激光钻井技术

和相关技术进行对比不难发现，激光钻井技术具有很强的穿透力，能够提升钻机钻进实际速度。激光钻井技术在实际利用过程中，作为技术人员，应对传感器，或者是图像显示系统进行充分利用，这样才能输出钻机钻井时的数据信息。在这样的方式下，在固定时间段内，技术人员可以及时获得相关数据，依据具体情况，全面调整钻井技术方案，提高钻井质效。激光钻井技术在利用环节，技术人员应利用计算机自动化控制技术，提高激光钻井技术管控能力。在技术支持下，技术人员可以对激光钻井设备参数及时地调整，最终提升钻井实效性。

2.5 计算机集成控制技术

计算机集成控制技术在实际利用过程中，作为技术人员，应全面优化计算机软件以及硬件系统，并进行全面升级，这样才能提高计算机集成控制技术，还能提高计算机控制水平。对于石油钻机而言，具有多个部件，并且从工作环境角度讲十分复杂。基于计算机集成控制技术利用环节，技术人员应进行集成化管理，在集成化管理过程中，应充分利用钻机仪表设备以及监控等设备，这样才能全面优化控制单元。在计算机集成控制技术下，不仅能够自我诊断石油钻机，还能完善设备监控功能。对于石油钻机内部，应建立钻机运行体系，这样工作人员能够依据石油开采需求，优化开采流程，并降低一定的工作强度，减少石油开采时间，最终真正减少开采成本。从国内范围看，钻机集成控制技术研究并不是很早。20世纪末，我国研究了全数字钻机电气控制系统，在微处理器作用下控制软件，具备保护功能以及显示功能。

3 石油钻机未来发展趋势

随着交流变频技术的快速化发展，在一定程度上讲，交流变频电驱动石油钻机愈发重要，会慢慢代替可控硅直流电驱动钻机。这种钻机具有一定的优势作用，将在陆地以及海洋石油钻机中占有一席之地。未来石油钻机发展特征主要为以下几点内容：（1）专业化钻机得到较好发展。例如，沙漠钻机，或者是小井眼钻机以及斜井钻机等，能够适应复杂的环境。（2）规模逐渐趋向于两极化发展。对于深井石油钻机，主要是向大型化方向发展。而轻便钻机则是向小型化方向发展，即以车载为核心。（3）钻机控制能够向智能化方向发展。在目前形势下，顶驱或者是盘式刹车技术愈发成熟。另外，电动控制技术有所提高，同时，液压驱动技术也不断提高。（4）坚持人性化设计理念，将新型石油钻机进行有效发展。利用科学的机械自动化以及监控系统下，提升钻井效率，并减少钻井实际利用成本。

4 结语

综上所述，对于石油钻井作业来讲，环境极为复杂。与西方发达国家相比，我国钻机研发较晚，因此影响了石油钻井开采质效。在当前形势下，石油钻机新技术的利用，能够真正满足石油钻井开采实际需求，减少对外石油的依赖，减少石油化工产品在价格上的不平衡，并维护能源安全。