新时代下自动化修井机现状及发展

（长庆实业集团有限公司 陕西 710018）

前言

现如今，我国油田修井主要为相关的小修作业，在总体作业当中所占的比值达到85%。在小修井作业开展过程当中，需要有效进行起钻和下钻等操作。通过深入分析传统修井机作业可以发现，在具体开展工作时共需要四名工作人员通力配合，并采取轮换的方式开展具体工作，因此对相关工作人员的专业技术水平具有较高要求。具体来说，在开展实际工作时，不仅环境比较恶劣，而且工作人员自身的劳动强度也相对较高，还具有一定危险性，因此需要全面促进油田修井机的机械化和自动化发展，由机械来代替人工，全面保证作业安全性，提升修井机作业工作质量。

1.国外项前自动化修井机发展现状

在传统修井工作开展过程中，相关工作人员需要在管柱的操作上投入大量时间和精力，在整体作业时间当中所占的比值相对较高，而该类作业主要通过人工辅助得到完成，这极大的降低了修井作业效率。因此无论国内还是国外在修井机自动化发展方面，都主要集中于管柱处理系统。在上世纪中期，相关研究人员对半自动化遥控修井机进行研发，该类修井机的构造简单，而且自身重量相对较轻，具有一定的使用优势，其缺陷在于作业范围比较有限，因此无法在大修作业当中进行应用。通过该类修井机来开展相关修井作业，只需要配置两名工作人员在井口处进行辅助，便可使整体修井任务得到完成。在这之后，相关研究人员进一步优化和改进了此类修井机，并将其在油田机修当中进行推广。美国相关科技研发公司大力研发了PAL管柱自动传送系统，其主要为四边形平行移动机构，可以使管柱处理的相关操作得到有效完成。与此同时，该系统还具有十分显著的使用优势和功能，不仅可以拨动和翻转管柱，还能够将其传送和举升。通过远程控制系统的有效应用，可以精准化和快速化的移运管柱。通过实现管柱处理作业的自动化和机械化转变，可以有效缩短修井的作业周期，并降低相关工作人员的劳动强度，提升钻井作业的安全性。而到了1999年，美国相关公司又对大型机械臂实施管柱抓起作业等相关处理系统进行了研发和制造，其可以通过大臂旋转对管柱进行移送。但该系统在具体应用过程中由于未设置滑轮和吊升等设备，所以在移送管柱时，相关工作人员需要在井下一侧合理预留相应高度的开口。现如今，结合自动化修井机的研究现状进行分析，相关研究工作具体在大修修井机的自动排管设备研究方面进行集中，同时还包括钻台面摆管机器人等方面[1]。

2.国内自动化修井机研究状况

通过深入分析常规修井机，其设计制造技术水平也得到了显著提升，并有效得到了完善和发展，体现出信息化、人性化、自动化以及节能环保等特点。和国外一些发达国家相比，我国目前在修井机的研究方面仍然停留在起步阶段。这主要是因为我国在研发和制造自动化修井机方面的起步相对较晚，因此自身的基础比较薄弱，进而导致相关修井机设备的更新速度比较缓慢，无法有效提升油田修井机性能，对我国石油开发进度产生了严重阻碍。近些年来，我国对修井机地面管柱的处理技术进行了有效研究，而相关研究成果也得到了有效应用，小规模的进行推广。在二层台柱处理技术研究方面，相关研究成果也在不断研制当中，并将其在实践当中进行了具体应用，通过合理搭配自动化修井的相关工具，可以极大程度地促进我国修井机作业的现代化发展。对此，针对修井机作业研究现状进行分析，其具体在以下几个方面进行体现。

(1)修井机部件

现如今，我国在自动化研究和制造相关修井机部件时，一些厂家都及时抓住发展机遇，提升了自身的发展水平，并在管柱处理自动化方面进行集中研究。目前，许多企业针对二层台自动排灌设备进行了有效研发和推广。而在这些企业之中，胜利胜动集团占据着主导地位，并在油田修井用轻便型和小型管柱的处理方面取得十分显著的研究成果，发挥出了重要的主导作用，与其他厂家相比，该家公司较早便已经开发了修井作业用的动力猫道，并对相关系列产品进行了具体生产，之后又在我国各油田作业当中进行了有效应用。具体来说，主要包括自动吊卡、液压油管钳等相关自动化工具，其种类十分多样，相关技术也比较成熟，这使其在机构大量生产和制造方面具有良好的基础和条件。

(2)自动化修井机集成控制系统

在液压控制系统研究过程中，需要对继电器和接触器进行应用。但该类设备不仅维护难度较大，因此在自动化研究方面也存在一些不足。近年来，液压系统需要有效应用PLC控制系统，可以有效提升修井机自动化水平，并在修井机的具体控制研究工作当中获得了具体的研究成果。我国在升级和改造自动化修井机时，需要在对传统修井机进行研究时，需要进一步完善控制系统。修井机自动化单元以及其机身保持独立关系，这也使得两个系统之间无法传递信息，在实际作业时容易出现相应的设备碰撞。所以，需要集成化处理相关独立控制系统，这样一来可以使系统之间实现信息的有效共享。可以使自动修井机的安全性和可靠性得到有效提升。而在对自动化修井机的集成控制系统进行研究和推行时，我国也具有许多自身技术实力较高的石油企业和工业企业，这对集成控制系统开发和应用起到了重要的推动作用[2]。

(3)自动化修井机动力源

目前，在修井机的动力源选择方面，通常以柴油机为主，在使用此类动力源时，容易导致环境出现相关的污染问题，并需要对资金进行大量投入。所以，需要针对修井机的动力源进行改进，并使其具有环保性、经济性以及节能性等特点。我国在先后时间分别对动力源进行了具体研究，并取得了网电修井机等相关成果，其主要以电力作为动力源，除此之外还包括混合动力修井机。在1992年，我国便已提出以电机驱动液压泵为动力源的相关修井机，其具有良好的安全性、节能性以及环保性。但由于受到制造技术水平等方面的限制，导致该类修井机直到2012年才首次被制造出来。与此同时，以电力为动力源的修井机，在实际应用过程当中，存在电网容量以及天气等制约条件，这也导致其应用范围不够广泛。在这之后，我国又诞生了油电混合动力修井机，其与单一动力源类型的修井机相比，可以有效打破电网容量以及天气等因素的制约，结合具体工况对动力源随时进行切换。

(4)自动化修井机研制推广现状

我国在2010年首次研制自动化修井机得到成功，并在控制和人机同步运动等方面取得了重大突破，可以有效实现自主上卸扣、甩管以及抢喷等相关作业。但该修井机在安全性、成本等相关方面还存在着一定不足，因此未得到进一步的推广和应用。在这之后，我国相关企业采用模块化设计理念，对全自动智能液压修井机进行成功研制，并在小吨位修井作业当中进行应用，取得了十分显著的效果。目前我国对自动化修井机还在进一步研制当中，相信会陆续有新品诞生，从而使我国修井机的自动化水平得到提升。

3.自动化修井机的未来发展前景

(1)加大节能性、环保性以及经济性的重视程度

目前，我国高度重视节能减排工作的开展，而国际油价由于受到波动，所以应在相关修井机的驱动方式选择和应用方面对纯电力式、液压动力式以及油电双驱式等进行充分考虑，以此来提升节能效果，降低修井作业的污染程度。

(2)充分实现机械化、智能化和自动化发展

通过分析常规性修井机，各部位具有独立性，所以还无法充分实现信息共享和流通。随着我国修井机技术的不断提升，可将现代机械设备、监控、仪表以及数据分析技术等进行集合，以此来构成相应的标准系统。通过机械作业有效替代人工，并通过计算机来充分实现内部的信息共享，确保修井机的智能化操作过程得到有效完成，从而提升修井机作业效能，使作业成本得到降低。此外，对模块化设计理念进行应用，可以使管柱运移速度得到提升，降低装卸操作难度。

(3)远程、无人修井

现如今，随着我国科学技术的快速发展，人工智能技术和计算机技术等的发展水平都在不断提升，这也使得修井机研究领域在实际发展中对智能化技术进行了有效推广和应用。而油田自动化修井机技术也在进一步完善当中，通过在修井设备上积极应用各种创新型技术，例如在线诊断、远程操控以及数字化等，可以进一步促进修井作业的智能化开展，并实现无人化操作，全面提升修井机作业的智能化水平[3]。

4.结束语

综上所述，在我国进入新时代后，经济发展速度不断加快，对石油能源也具有了更大的需求量，但现如今我国在油气资源储量方面则有所下降，进而增大了作业机构的人工成本，具有较高的减员增效要求。相关石油企业对石油勘探和开采逐渐加大力度，这也极大地促进了我国修井作业市场的发展，这使得修井数量和修井机的应用量正在不断增长。当前，相关企业在油田开展井下作业时，由于人员数量不足，进而减少了单台作业装置的实际操作人数，使设备的使用成本得到降低，从而使相关设备的开工率得到提升，使井下作业质量得到充分保障。对此，需要充分研发自动化修井机，对新型修井机技术进行应用，从而使人员的劳动强度得到降低，并提高人员作业的安全性，促进我国石油开采行业的可持续发展。