世界首台全自动陆地钻机在二叠纪盆地诞生

美国Nabors公司联手埃克森美孚（Exxon Mobile）公司，近期推出最新型的PaceR801自动钻机。这种新机型目前在美国三大油页岩产油区之一的二叠纪盆地（Permian）实地钻井，效果显著。

新型PaceR801钻机的最大看点，是在钻台上安装一台“全能机器人”，负责钻台上所有作业，包括起下钻柱、现场排列钻柱等。美国Nabors公司高管称这部钻机，是“世界上第一台全自动陆地钻机”。

截至2021年10月18日，PaceR801自动钻机完成第一口井钻井作业，目前在钻第2口井。实践证明，美国Nabors公司与埃克森美孚公司历经5年研发的自动钻机，充分融入当今世界上的各种先进技术，包括机器人、自动化、数据计算等技术，提高了钻机各方面优化协调能力。自动钻机配备2套Nabors公司专用自动钻井作业软件，包括Nabors SmartSLIDE软件和SmartNAV软件。这些软件在现场使用2年，并且业已应用到Nabors公司的30%钻机作业。公司计划下一步投入使用第3个自动化钻井软件，即“自动排管”软件。排管软件使用更为简单，只需钻井司钻进入钻台司钻房，按下“播放”键，钻机就自行完成钻台所有排列钻柱作业。另外，钻机自动起下钻系统能够以1800英尺/小时的速度处理下放套管。

在全球的自动钻机研发过程中，专家始终关注3个指标。一是如何加快钻台机器人的作业速度。早期机器人虽然工作平稳，但动作很慢。二是如何提高钻台机器人完成任务的工艺复杂性，即使用机器人可以雇用较低技术级别的司钻，完成高级别司钻才能完成的较高难度作业任务。三是如何保障钻井作业中的员工“零伤亡”率，即在钻井作业中绝不出现工伤事故。在几十年来的自动钻机研制中，这3个指标始终是研发人员的追求目标。

相对以前研发自动钻机而言，埃克森美孚参与研发的新型PaceR801钻机已经取得长足进步。

Nabors公司从2008年起，与豪氏威马公司（Huisman）合作，开展钻台机器人的研制。值得一提的是，豪氏威马公司为中国石油与壳牌（Shell）的合资公司，“天狼星（Sirius）油井制造服务公司”制造自动钻机。此外，Nabors公司为了加快钻井机器人研制进程，于2017年收购由挪威国家石油公司（Equinor）资助挪威钻井机器人初创公司，也促进了新型PaceR801钻机的诞生。在实际现场作业中，PaceR801钻机的排管机可以自行识别钻柱的连接丝扣，并且用正确旋向进行丝扣联接。而且钻台上联接45英尺长单根钻柱时间，已经缩短为不到1分钟。此外，钻井时遇到有一定危险性作业时，只有钻井机器人操作，钻台员工已经全部撤离危险区域。

当前，在最新型自动钻机的现场使用中，存在3个方面问题。一是所有自动控制系统缺乏可以互通与互换的交流语言，统一编码。二是自动钻机井底钻头位置，有越来越多的数据需要传回地面进行处理；根据最新科技信息，哈利伯顿（Halliburton）公司拥有70套新式MWD（随钻测量），可以将大部分井底采集数据，在井底钻头附近处理，不需要返回地面处理。三是在世界各大钻机制造公司中，已经明确自动钻机拥有150个基本参数，但是目前尚无完善的数据标准，统一命名与处理这些参数。