石油钻井自动化智能化新技术研究

石油钻井自动化智能化新技术研究

尹小俊 

四川宏华电气有限责任公司   四川省成都市  邮编:610036

摘要：钻井技术作为能源开发的重要手段，一直在石油、天然气等领域发挥着关键作用。随着全球能源需求的不断增长，钻井技术也在不断发展和创新。传统钻井技术面临劳动强度大、作业周期长、钻井事故率高等问题，难以满足日益增长的能源需求和环保要求。因此，自动化智能化钻井技术应运而生，成为当前钻井领域的研究热点和发展趋势。本文主要对自动化智能化钻井新技术的意义进行了探索，并在此基础上对石油钻井自动化智能化新技术应用方式以及未来的应用趋势展开了研究。

关键词：石油钻井；自动化智能化技术；应用

引言

石油钻井是石油开采的重要环节，随着全球经济的发展，石油需求不断增加，石油钻井行业的重要性日益凸显。然而，传统石油钻井作业面临着诸多挑战，亟待寻求自动化、智能化新技术来提高钻井作业的效率、安全程度以及环保水平。在此背景下，自动化智能化技术是石油钻井行业发展的必然趋势，相关人员需要对其进行深入的研究。

一、探索自动化智能化钻井新技术的意义

（一）能够改善钻井项目的质量

在石油钻井的复杂过程中，全方位地融入自动化智能化的钻井技术，可以对各种钻井操作进行细致入微的精确控制，极大地降低了井眼不稳定所带来的潜在风险[1]。究其原因在于，采用自动化智能化的新技术可以实时监测钻井过程中的各项参数，如井深、井斜、钻头压力等，并将数据传输给控制系统，相关工作人员能够依据实际的状况对数据进行深入分析，从而显著提升井身轨道的准确性。同时，自动化智能化技术的存在，有利于相关工作人员通过传感器来精确测量钻井的实际范围以及开展勘查工作。通过实时监控系统能够对现场施工情况以及安全状况等进行分析与管理，从而实现对整个工程过程进行全面监督。

（二）减轻钻井人员的工作难度

在传统的钻井工程中，除了需要投入特定的物资以及财力支持外，还必须安排钻井工作人员对现场进行详细勘查。而通过应用自动化智能化新技术后，能够将传统钻井作业中许多需要人工操作的任务实现自动化，大大降低了钻井人员的劳动强度。例如，钻井平台上的自动操作系统能够实现对钻杆的自动旋转、上下提升等操作，减少了钻井人员需要直接承受的重力和压力[2]。同时，由于钻井作业的环境通常较为复杂，隐藏着较多的危险因素，如井口喷发、井壁坍塌等，会对钻井人员的生命安全构成严重威胁。而当应用自动化智能化钻井技术后，可以通过远程控制中心对钻井作业进行实时监控和管理，有效避免因人为操作失误导致的意外事故。

二、石油钻井自动化智能化新技术应用方式

（一）数字化钻井

传统的钻机控制系统主要是对钻机的主要部件，比如绞车，转盘，泥浆泵，顶驱等进行控制。数字化钻井控制系统一方面配置了各种先进的自动化装备，包括猫道，台面机械手，铁钻工，二层台排管机等，能够实现套管段内高速起下钻，减轻劳动强度，提高钻井效率和可靠性；另一方面集成钻井参数，控压钻井系统，井控控制系统，定向工程师站等，优化算法，减少摩阻，监视井下井上参数，实现计划钻井和智能化钻井。

通过应用计算机监控控制系统，能够显著提升石油钻井工程项目的管理质量。比如，通过使用井下感应器和其他相关设备，能够实时地收集井下的各种数据信息，并将这些信息传输到计算机监控系统中。如果系统在对这些数据进行分类和评估时，发现评估结果在数据库的管理范围内，那么评估结果将会被传送到井下[3]。而当评价的结果超越了数据库的管理边界时，技术专家和施工团队需要围绕这些评估成果进行探讨，并在达成共识后将其传递到井下。对于那些不在数据库控制范围内的评估结构数据，工作人员应当对其进行分类整理，并将有价值的数据信息整合到系统数据库中，以促使数据库实现不断的更新与升级。

（二）自动化智能化的钻井工具

在石油钻井项目中，所使用的设备和设施都具备数据采集的功能，能够为项目的计划和方案提供有力的监控和管理。然而，以往的传统技术在数据传输方面常常没有稳定的表现，无法确保机器设备在持续的操作过程中能够平稳、有序地传输关键数据，从而会对整体的项目进度和质量产生一定的影响。随着自动化智能化钻井设备的引入，能够从根本上解决存在的上述问题。自动化智能化钻井设备不仅具备出色的数据采集功能，还拥有了卓越运行能力，能够确保在钻井过程中，数据持续、稳定、实时地传输到监控中心，为项目管理团队提供实时、准确的数据支持。同时，自动化智能化的钻井设备不仅局限于钻井环节，它们还可以广泛应用于修井、通井等各个作业环节，极大提高了各个环节的作业效率，确保了整个项目的高质量完成。并且作业人员还可以借助自动化智能化工具，确保在执行日常任务时，工作流程能够与计划中的进度保持高度一致，有效避免工作出错以及延误工作进度的情况。

（三）构建油田微电网

构建油田微电网储能系统，适合油田钻井混合动力供电的微电网，用于提高辅助供电的功率峰值和动态支撑。

不同的钻井工具在工作性能上存在一定的差异，特别是在电能消耗上。为了增强钻井项目供电系统的稳定性和可靠性，需要对供电系统的发电机组进行优化，如配备柴油机和应急发电机组，储能等，以确保电力的稳定和及时供应。通过观察可以发现在钻井工程中，往往需要使用多种电气设备及设备系统进行供电，以保障作业人员与机械设备安全运行[4]。为了确保电力供应的充足性和稳定性，供电系统需要对断路器、高低压配电盘和控制箱等关键部件进行合理的配置，以满足钻井工程在照明和工具用电方面的需求。同时在供电系统中还应加强对电气设备进行监测管理，及时发现问题并及时处理，以保证电力系统运行的可靠性。通过利用PMS生产管理系统，可以根据实际的工程施工用电需求提供电量，从而保障供电系统的智能化运行。在钻井工程中，还可以采用高性能电池和涡轮发电机组等创新的供电方法，促使供电系统的安全性、稳定性以及和效率得到增强。

三、石油钻井自动化智能化新技术应用趋势

（一）随钻地震技术

随钻地震技术主要是利用地震波传感器记录并分析由常规或非常规震源产生的地震波信号，并获取RVSP或VSP数据的一项技术。通常情况下，随钻地震技术主要分为随钻RVSP和随钻VSP两大类，二者的核心差异在于震源的收集方式以及作业位置的不同。其中随钻RVSP技术主要是深入地下，对地下震源进行振动和破碎作业。尽管这一环节发生在地下，但它会依赖于地面上的井架传感器来捕捉、感应和传输地下的信息和信号。而随钻VSP则主要依赖检波器来捕捉地面的地震波，一旦捕捉到这些地震波，随钻VSP会迅速将这些数据和信息传输到最上层的底层表面，迅速为后续的钻进工作提供关键的地质信息。与传统的钻进技术相比，随钻地震技术展现出了明显的优势，不仅提高了工作效率，更重要的是能够应对复杂地形带来的挑战，这一特点使随钻地震技术在国外的石油勘探和开采中得到了广泛的应用，为石油行业带来了新的发展机遇。

（二）旋转地质导向钻井技术

近年来，旋转地质导向钻井技术已成为石油行业中广泛应用的新技术，极大地推动了石油企业的新时代进步与发展。与随钻地震技术不同的是，旋转地质导向钻井技术更加偏向于对石油钻井工作中的方向进行确定。在开展钻井工作时，寻找正确的方向不仅是其中最基础的步骤，更是核心以及关键的一个环节。不可否认的是，地质导向钻井技术不仅能够对开展的方向进行确定，还能够对石油井下的地质信息精细型探测，收集准确且及时的地层参数，有利于地面工作人员迅速做出判断并调整相应的轨迹。

结语

综上所述，自动化智能化钻井技术在现代钻井工程中的应用已经展现出了其巨大的潜力，将为我国石油钻井行业的可持续发展提供有力支撑。未来，我国钻井行业应将自动化智能化钻井技术进行广泛的推广与应用，从而实现钻井作业的现代化、高效化和安全化。

参考文献

[1]林翠. 石油钻井自动化智能化新技术研究 [J]. 中国石油和化工标准与质量, 2020, 40 (07): 187-188.

[2]解东品. 自动化智能化钻井新技术的应用 [J]. 化工管理, 2020, (02): 101-102.

[3]王磊. 试论自动化智能化钻井新技术 [J]. 石化技术, 2019, 26 (10): 123+167.

[4]曹建. 石油钻井自动化智能化新技术研究 [J]. 石化技术, 2019, 26 (02): 38.

[5]靳美成. 石油钻井自动化智能化新技术研究 [J]. 中国设备工程, 2018, (17): 220-221.