国内石油钻机自动化技术现状与建议
2017-03-01 05:40 [石化论文] 来源于：互联网 作者：互联网
导读：摘 要：石油资源是国民经济的重要支柱产业之一，加强自动化技术的开发，可以提升企业的自动化水平。但是我国石油钻机自动化技术仍然存在一定的不足之处。本文主要探究国内石油钻机自动化技术的发展现状及问题，之后制定推动其自动化发展水平的建议。以往国内
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摘 要：石油资源是国民经济的重要支柱产业之一，加强自动化技术的开发，可以提升企业的自动化水平。但是我国石油钻机自动化技术仍然存在一定的不足之处。本文主要探究国内石油钻机自动化技术的发展现状及问题，之后制定推动其自动化发展水平的建议。以往国内石油企业可以明确分析自身发展态势，以此来取代旧技术，研发新技术，引进新方案。
关键词：石油钻机；自动化技术；现状
中图分类号： TE928 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）03-104-2
0 引言
石油是目前现代工业社会最重要的资源，石油钻井技术是提取资源的重要手段。随着科技的不断发展，自动化技术已经逐渐应用于石油钻井技术中，通过智能控制，提升了开采效率[1]。但是在实际应用中，石油钻机的自动化技术依然存在不足之处，因此，结合石油钻机自动化技术的发展现状，制定可行性建议具有重要的意义。
1 石油钻机自动化技术发展现状
1.1 变频传动技术及晶闸管整流传动技术的应用
在石油钻机技术的发展中，电力拖动技术已逐渐引入到机械设备中，通过传动和调速的优势，迅速地占据了市场份额。在交流变频钻机的发展方面，西门子公司的S120系列变频器成为钻机的重要配置，国产电机虽然可以发挥性能，但是由于受到信任程度以及技术优势的影响，导致国产电机难以推广[2]。另外，根据交流钻机传动方式的差异，可以分为多传动及单传动模式，多传动具有结构和成本的优势，单传动具有兼容性和成本低的优势。
在直流石油钻机技术的发展中，国内的主要技术是采用RossHILL公司的驱动技术，同时采用西门子公司的调速器进行驱动。可见，在国内石油钻机自动化技术的应用中，主要采用国外公司的技术，自主生产应用能力相对较低。
1.2 动力源发展现状
在石油钻井技术的发展中，目前主要是采取柴油发电机动力方式，通过发电控制电网，并且可以实现对绞车以及辅助系统的供电。在技术的应用中，通过数字以及模拟发电机，可以实现多台机组的运行模式，在目前的柴油发电机技术中，主要是运用美国CAT公司的产品，而在配套设备的应用方面，主要是采用中国石油集团开发的辅助设备。
在资源丰富的地区，部分油田已经采用了燃气机组的工作方式，但是对于负载较重的工程，则无法满足电力需求。针对这种现象，石油企业研制出燃气与柴油混合动力的机组，其可以根据工程的实际情况来设置比例，目前尚且处于试验中，具有较高的应用价值[3]。另外，在电网较为便利的地区，可以利用曹勇变压器实现电源的接入。但是由于该设备会增加无功功率，影响电网质量，因而需要设置无功补偿装置来进行调整，提升钻井技术的可行性及可靠性。
1.3 PLC技术发展现状
随着自动化技术的不断发展及应用，PLC技术已经逐渐成为钻机技术的核心控制部分。在我国钻机的控制系统中，目前主要采用西门子S7-300控制器，并且会采用备用设备来辅助生产。在控制器出现故障时，可以通过切换的方式来选择备用方案。但是由于启动过程容易造成停机，因而仍然需要改进。针对这种现象，S7 400H的开发，已经转件取代来原有的系统。该系统中存在2套处理器，可以实现自动转换，从而提升了工作效率。另外，在通信及操作中，Profibus通信技术以及光线技术已经逐渐应用于钻机技术中，提升了设备的集成化水平。
1.4 自动化工具的应用
在国内石油钻机自动化技术的发展中，随着石油公司的要求不断提升，HSE要求已经逐渐实现。在这种情况下，石油企业纷纷研制自身的产品，其主要以输送设备以及动力猫道等产品为主。自动化工具的应用，提升了企业的自动化水平。
1.5 电机直驱方式以及自动化功能现状
随着石油钻机技术的发展，电机直驱方式由于结构简单以及体积小等特点，已经逐渐应用于钻机中。随着石油公司的科研，直驱钻井泵以及顶驱已经应用于钻机技术中，且已经逐渐开发出核心部分的永磁电机。
在自动化功能的开发中，随着PLC技术的应用，自动送钻、扭矩限定以及电气液的联动功能已经逐渐实现，可以对钻机的速度、压力及流量等参数进行实时监控和预警，提升了系�y的整体自动化性能。
2 发展问题剖析
在我国石油钻机自动化技术的开发中，目前尚且存在较多的问题，其主要体现在以下几个方面：
①缺乏规划。在技术的开发过程中，通常会采用第三方设备进行辅助生产，但是由于接口以及尺寸存在差异，导致存在不兼容问题。
②电机功率不匹配。主要是由于在开发的过程中，无法实现电机的功率合理化。如在F1600钻井泵组的工作中，功率需求为1200kW，但是目前我国仅仅运用2台800kW的电机带动，造成功率存在不匹配的现象。
③缺乏一体化电机。在石油钻井技术中，严格地限制绞车以及钻井泵的体积，但是在电机的设计方面并不严格，无法实现电机的一体化。
④缺乏安全等级高的电机。在石油钻井作业中，部分环境属于海洋以及恶劣环境，电气设备需要在露天的环境下进行作业，国家对设备的安全等级需求为IP56，但是我国尚且缺乏安全等级高的设备，造成散热问题成为核心，同时增加了企业的成本。
⑤安装缺陷。在石油电机相关设备的安装中，同样存在较多的问题：电缆安装不规范、密封不规范、接地处理不合理、标识不清晰、隔离不当以及通风性不足等问题均会对钻机技术的自动化产生较大的影响。
⑥在元件的运用中，需要满足我国电气设备的使用标准。但是目前电气设备的供应较为混乱，无法满足设备的使用需求。部分商家甚至出现伪造证书的行为，严重影响石油钻井技术的安全生产。
3 石油钻机自动化技术发展建议
3.1 开发自动化工具 我国在石油钻机技术的应用中，已经逐渐实现对地面及管柱自动化设备的应用，但是与国外大型公司相比，仍然存在较大的差距。如图3-1所示，其是NOV公司开发的隔水管处理系统图，技术水平明显高于我国。因此，在发展国内石油钻机技术时，需要根据作业流程，制定科学的作业流程，加强对自动化技术的应用。另外，在钻机的发中，需要提升设备的可靠性，以便最大程度地满足设备的使用需求。
3.2 加强对集成控制技术的应用
我国钻机技术目前主要采用电动机、仪表以及监控技术，但是并未实现信息与运行之间的集成，难以实现信息共享，因此在开发的过程中，需要加强对集成控制技术的应用。目前，集成控制技术被NOV等几家大公司垄断，造价相对较高，而我国应该加强对集成控制技术的科研，目现阶段，宝鸡石油已经实现集成控制技术的试验阶段，因而需要不断加强科研力度，推动集成控制技术的高速发展。
3.3 开发节能技术
在石油钻机技术的运用中，存在较高的浪费行为，不利于节约石油资源，因而需要不断的开发节能技术。如在变频绞车的应用中，主要是通过电阻转化的方式来提供热能，造成了资源的浪费。在节能技术的应用中，可以通过超级电容进行回收再利用，从而可以提升石油钻机技术的可持续发展。
3.4 开发故障诊断系统
在石油钻机技术的开发中，经常会出现相应的故障问题，主要是通过人力资源来进行诊断，会浪费人力资源，并且诊断效率较低，因而需要开发智能故障诊断系统，通过数据采集，将信息发送到计算机中，同时通过相应的软件技术，可以实现对故障的分析。如NOV公司设计开发的“eHawk”技术即为故障诊断系统，可以实现在线诊断和监控，具有较高的应用价值。
4 结语
本文主要探究国内石油钻机自动化技术的发展现状及建议，主要观点如下：第一，国内钻机技术已经取得了较好的发展，但是与国外先进水平相比，仍然存在一定的差距；第二，在�机自动化技术中，尚且存在电机、自动化技术以及安全等问题；第三，需要通过自动化工具、集成技术、故障诊断系统以及节能技术的开发来提升石油钻机技术的自动化水平。
参 考 文 献
[1] 于兴军，魏培静，张青锋，等.石油钻机自动化技术的问题及发展建议[J].石油矿场机械，2014，10：92-96.
[2] 栾苏，梁春平，于兴军，等.现代先进技术在石油钻机中的应用及展望[J].石油机械，2014，11：1-5.
[3] 王定亚，忽宝民.提速提效石油钻机技术现状及发展思路[J].石油矿场机械，2016，09：45-48.
（编辑：韩语） |
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