试论自动化智能化钻井新技术

发表时间:2020/4/30   来源:《建筑实践》2020年1月1期   作者:蒋慧涛
[导读] 20世纪60年代,随着集成电路和计算机及标准化编程语言的诞生
        摘要:20世纪60年代,随着集成电路和计算机及标准化编程语言的诞生,人们开始探索用计算机程序控制钻机设备。但由于各种条件的限制,试验并未能持续。直到20世纪80年代后期,随着传感器技术的发展,仪器与测量系统、计算模型、信息通信与数据处理及远程决策系统几大关键技术有了很大发展,2010年,先进的自动化和通信技术逐渐从实验室走向钻台,传统的钻井方法正逐渐被自动化猫道、自动化管柱处理系统、铁钻工、机械手、钻台机器人、智能分析软件、可视化、专家分析系统、随钻地震、智能钻杆和智能钻头等所替代,钻井过程正在朝着自动化、智能化方向发展。
        关键词:自动化智能化;钻井;新技术
一、应用自动化智能化钻井技术的重要意义
1、改善钻井项目的质量
        石油工人将自动化智能化钻井技术应用到石油作业中,可以有效改善钻井项目的质量,这种改善作用主要表现在2个方面:一方面,工人将实时反馈技术融入到石油钻井项目中,能够增强钻井井道的精确性,提升钻井作业的水平;另一方面,工人将智能技术应用在钻井项目中,可以控制项目中所有的传感器,通过传感器获悉钻井作业的整个流程,做到及时排查问题、发现问题,降低钻井项目的事故发生率,进而提升钻井生产的质量。
2、降低钻井人员的工作难度
        传统的石油钻井项目,需要耗费大量的人力和物力,在某种程度上增加了钻井工作人员的工作难度。而自动化智能化钻井技术的应用,将各种新型技术融入到实际作业中,并利用先进的器械进行操作,在项目作业中只需要一两个人就可以满足工作需要了,这无疑降低了工作人员的工作强度和难度。
3、缩减钻井项目的作业周期
        钻井作业实现了自动化和智能化后,在整个作业过程中,可以实现实时、高效的操作,实现数据收集、传递的快捷化,让整个钻井作业变得高效起来。而且智能化检测设备还会对钻井作业进行实时监控,及时发现作业异常情况,并调整合理的作业方案,确保石油钻井项目可以有效开展,大大缩减了钻井项目的作业周期。
4、减少钻井项目的成本投入
        将传统的石油钻井操作转变为自动化智能化操作,让先进的钻井技术有效融入到钻井作业中,简化了整个钻井流程,实现钻井作业的精简化、高效化,减少了成本投入,增加了石油企业的经济效益。
5、拓展了钻井项目的作业领域
        自动化智能化钻井技术的应用不仅能够帮助石油企业高效开发石油,减少成本,还拓展了石油作业的领域,适应许多特殊地质的石油开采。比如说在沙漠、海洋中开采石油,假如应用传统的开采技术,那么钻井作业就会遇到很多阻碍,因为受到环境的阻碍,拖延项目作业的进度,影响石油开采的质量,给企业的效益带来不利影响。但是自动化智能化钻井技术能够更好地适应海洋、沙漠等特殊环境,相比于传统的钻井作业,它的工作效果更好,工作精度与工作质量都能得到较大的提升,拓展了石油钻井项目的作业领域。
二、自动化智能化钻井新技术的应用
1、电子油门控制技术
        柴油机发电机组在使用的过程中对于能源的消耗量较大,产生的噪音也相对较高,且在运行过程中还会排放出大量的气体,对于空气质量会产生很大的影响。因此,为了能降低柴油机的能耗、噪音及对空气质量产生的污染,就需要对发动机排放质量与最低油耗之间的关系进行有效的处理,而这就要求对发动机排放质量与最低油耗进行科学的配制调整,使柴油机能够对不同的情况进行自动的调节。电子油门控制技术在柴油机上的应用主要表现为,为柴油机增设了电子提速、自动升温、自动停机等功能。经过实践证明,只有掌握了喷油量与喷油时刻的最佳状态,才能有效降低柴油机对能源的消耗及废气的排放。

在柴油机中电子油门控制技术能够在很大程度上提高喷油压力、优化喷油定时,进而实现能耗的降低及噪音的降低。近些年来,我国的经济得到了快速的发展,人们的生活水平也是得到了显著提高,而在此背景下,人们对于生活品质的要求也在不断提高,环境保护意识逐渐增强。而对于该技术的应用,就可以高度满足人们的需求,给人们的生活提供最大的便捷,使人们的生活方式更加安全、环保。
2、PLC控制系统
        PLC的全称为可编程逻辑控制器,其是自动化系统的重要组成部分之一,具有高效性及便捷性等特点,PLC在实际应用过程中是作为自动化系统逻辑控制的通道,同时其也是系统反馈的必经途径,此外,PLC对于故障诊断及维修也有着重要作用,可以为石油钻井项目设备故障维修降低很多的维修成本,在自动化系统的信息处理过程中,主要分为两类,其中之一是由CNC系统进行负责,而另一种则是PLC来进行实现。自动化系统中的信息交换是以PLC技术为基础,进而建立出信息传递平台。钻井自动化生产中,设备不可避免的会出现故障,一般情况下,故障都具备非线性特点。因此,对于钻井设备的故障诊断及维修就成为了重点问题。在此背景下,PLC控制系统在钻井自动化中的应用,很好的解决了这一问题,在很大程度上提高了自动化控制系统的检测效率。通过神经网络结构、专家系统等实现了对故障位置的精确计算,使钻井设备出现故障后,诊断与维修工作的效率得到了显著的提高。以下对PLC控制系统的故障诊断进行分析:一,PLC控制系统I/O状态的故障诊断,正常情况下,在确定不是硬件问题引发故障的前提下,可以通过对接口状态的查询来对故障原因进行判断;二,PLC控制系统梯形图故障诊断,以PLC梯形图为依据对故障进行诊断与维修可以实现对钻井自动化系统外围故障的高效维修,进而实现系统有效运行效率的提高。在具体应用过程中,维修人员需要充分了解自动化智能化系统的工作原理,这样才能进一步提高故障诊断及维修的高效性。CPU作为PLC的重要核心,其可以对用户程序与数据进行有效的接收,同时可以实现对各种信号状态的查询,在确定状态无误后,PLC才会开始运行。
3、钻井现代化工具
        石油钻井项目的工作环境较为恶劣,且容易发生故障,因此,需要根据具体项目的需求,对钻井工具及钻井设备进行合理的配置,实现数据监测与收集工作的有效落实,保证钻井施工可以进行有效的开展。自动化智能化的钻井系统具有强大的运行机制,在对石油钻井项目进行有效监测的同时,还能对环境方面的影响进行有效的规避。
结束语
        自动化、智能化和大数据是持续提高钻井质量、保障现场安全作业、降本增效的有效途径和必由之路,已成为未来国际钻井业发展的大趋势。当前,世界油气工业的智能化技术还处于探索起步阶段,未来的研究方向和重点是智能钻井、智能油田。我国在自动化单项技术方面虽然有了长足的进展,智能化和自动化技术亦在同步发展,但与国际自动化石油钻井技术相比还有很大的差距,智能化钻井技术的差距就更大。因此,我国石油自动化与智能化钻井技术的研究应把握好轻重缓急,从下面几个方面着手,只有一步一个脚印,才能真正实现从自动化向智能化钻井技术跨越式的进步。
        (1)尽快落实钻井各子系统自动化和智能化钻井技术研究的归口部门,加快自动化和智能化钻井各子系统的研究工作。
        (2)自动化钻井技术的最大特点就是集成控制,因此,应尽快统一各单项自动化钻井技术的接口规范,让已有的自动化技术集成起来,并在现场实施,为自动化钻井系统的大集成作好准备,为实现钻井智能化提供平台。
        (3)自动化和智能钻井需要分步实施,实现钻井的智能化,离不开自动化这个平台,这是实现智能化钻井的前提与条件。
参考文献
[1]杨传书,张好林,肖莉.自动化钻井关键技术进展与发展趋势[J].石油机械,2017,45(5):10-17.
[2]王定亚,王耀华,于兴军.我国管柱自动化钻机技术研究及发展方向[J].石油机械,2017,45(3):23-27.
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