自动化智能化钻井新技术的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

自动化智能化钻井新技术的应用

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：张晶

[导读] 摘要：随着石油工业的发展，石油勘探开采对钻井技术的要求越来越高，为了满足更多的需求，钻井技术也在不断向自动化和智能化的方向发展。

        长城西部钻井有限公司辽宁盘锦 124000
        摘要：随着石油工业的发展，石油勘探开采对钻井技术的要求越来越高，为了满足更多的需求，钻井技术也在不断向自动化和智能化的方向发展。本文分析了自动化智能化钻井技术对于石油勘探开发的特点，探讨了自动化智能化钻井技术的有效应用，以供参考。
        关键词：智能化钻井；特点分析；应用研究
        1自动化智能化钻井技术概述
        自动化智能化钻井技术是现代钻井技术中的一种，该技术利用计算机信息技术，快速获取钻井过程中产生的各种数据，并对其进行快速传递编辑，再通过处理器发送精确的操作指令，让整个作业项目自动化智能化。在钻井过程中，传感器的应用是必不可缺的，它对作业中的各项参数自动检测，并通过设备发出指令，指导无人化操作。基于这种操作模式，自动化智能化钻井技术可以有效提高作业效率和质量，减少作业成本投入，增加石油企业的经济效益。从整体来看，自动化智能化钻井技术总共分成两个部分，一个是地面钻井自动化，一个是井下钻井自动化。在地面钻井自动化作业中，工人利用计算机监测地面的实际情况，并控制自动化钻机完成相应的任务。在井下钻井自动化作业中，工人利用旋转自动导向闭环钻井系统和旋转导向工具系统，实现方位和井斜的自动调整，以便更好展开复杂结构钻井的高难度作业。
        2自动化智能化钻井技术类型
        2.1旋转导向钻井技术
        该技术发展于上世纪末，通过井眼轨道明确了钻头轨迹，实现了钻头轨迹有效控制。关键技术在于井下旋转导向，核心是钻井工具系统，钻柱在旋转钻进过程中，实现了精确稳斜扭方位、增斜等。井下工具时刻处于旋转状态，井眼净化效果确切，位移延伸能力增强，适用于水平井、分支井与大位移井等。钻井系统工作机理，主要靠偏置机构的钻头或钻柱产生导向。
        2.2地质导向钻井技术
        该技术特征主要体现在以下几方面；一是将测井技术、钻井技术、油藏工程技术有效结合，形成带有电阻率、伽玛等近钻头地质参数，以及井斜角等进钻头钻井参数的短节。二使用无线信号短传，将参数传至MWD，再传至地面控制装置。三是用地面软件系统实时做出决策，实现随钻控制。该技术在非洲与欧洲等近50口井应用，技术效果与经济效益显著，广泛用于分支井、薄油层水平井、深探井等。
        2.3智能钻杆技术
        该技术的应用，提高了数据传输速率，数据高速传输的同时，实现了钻井信息实时分析，数据传输的稳定性随之提高。智能钻杆遥测系统由顶驱转动短节、井下接口短节、智能钻杆、信号放大器等组成，具有双向通讯、大容量、井筒实时监测、适用范围广、高速传输等功能。今后发展方向主要在提高数据传输速率、提高耐温能力与无缆顶驱转环短节研发等方面。
        3自动化智能化钻井技术发展应用
        3.1计算机监控系统
        实现自动化、智能化的钻井技术，需要有效利用计算机信息技术，发挥其有效的监督控制效用。比如，实际钻井作业中，计算机监控系统充分应用在司钻房内，形成了司钻集成控制系统，结合传感检测技术、相关控制装置、视频监控通讯设备等，远程监督控制钻机中各个子系统，是实现自动化智能化钻井技术的核心及纽带。计算机监控系统能够集合钻井过程中相关数据信息，计算机接收信息后通过分析处理形成后台信号管理及统一指令，进而将指令发送至钻机中各个运行系统，并且实现远程操控和实施监督。如遇到钻井液不足情况，计算机系统能够根据监测结果自动配置钻井液。同时，能够在遇到故障时进行多级急停操作，制定并行运行防碰以及运行轨迹规划方案，将采集到的设备状态、工艺信息、司钻操作记录以及报警记录储存并归档，便于工作人员分析事故原因、诊断设备故障问题。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

钻井可视化技术是通过三维可视化软件对井眼轨迹进行有效的控制，创建三维可视化环境，将地层与地面用一条可视化数据通道联系起来，便于比较设计轨迹与实际运行轨迹的差别，使地面与井下协同控制。同时，可视化系统能够模拟钻井作业过程，作业人员可以根据反演结果为实际施工做出有效的改进措施，最终提升作业效率，降低事故发生概率。可视化技术于监控系统相结合，能够对采集到的数据信息以三维图像的方式传输到控制台，这种交互处理的方式综合了仿真技术、辅助设计以及图像处理等科学技术，为钻井工作人员提供了一个直观的综合分析平台。实践证明，作业人员利用可视化技术能够直观的掌握井下状况和地面工程进度，提升了工程决策效率。
        3.2钻井工具
        现代化钻井工具利用了自动化、智能化钻井技术，为钻井工作带来了便利，减少了环境对钻井工作的影响，确保了钻井工作的顺利进行。
        3.2.1地面管柱自动上下钻台装置
        该装置分为自动化猫道以及翻转式上下钻台装置两种形式，可以在钻台装置上下运行的过程中，将地面上的钻杆、钻铤以及套管构成的钻井管柱传送到任意位置或地面管架上，在此过程中，只需要远程控制即可。在该装置中加入红外线技术，能够对钻柱长度进行准确的测量以及计算，形成记录。总而言之，在操作该装置时，只需要司钻在控制房操作触摸屏或借助遥控器操作即可完成全部过程，无需人工辅助，在提升工作效率的同时保障了施工安全，同时，精确操作也保护了钻杆接头螺纹。
        3.2.2钻台机器人
        目前，钻井行业面临的问题是如何降低勘探成本和生产成本，使其与市场原油价格相适应，因此，自动化智能化技术是关键推动力。传统半自动式液压设备以及人工操作难以实现预期目标，因此，集精密、灵活于一身的集成电动机器人是最佳选择。在未引进钻台机器人前，针对提升短节、转换接头、稳定器等工具的运输和转移通常依靠人工操作气动绞车完成的，而钻台机器人能够按照设定的程序，将钻井工具精准的运输到指定位置，还可以将井口上其它工具自动抓取移送到指定位置规范摆放，并扶正工具的对扣。钻台机器人具有提高工作效率、降低作业人员工作强度以及降低安全风险的优势，未来随着科技的进步，钻台机器人将会扩大作业范围，向智能化方向发展，对自动化、智能化钻井技术具有重要意义。
        3.3智能化钻井通讯网络
        在石油开采的过程中，通讯的保障极为重要，特别是在井下作业中，通讯是保障操作质量、效率以及相关人员安全的重要手段。因此，通讯网络的建设极为重要，其为钻井过程中的数据采集、信息共享的实现提供了基础条件。在现代化钻井工作中，智能化钻井通信网络得到了较为广泛的应用。通过这样的网络支持，实现了调控中心与共享中心的双向传输，为石油开采工程提供了更多的数据信息参考，更好的指导了相关工作人员形成决策。可以说，钻井技术的自动化、智能化发展让石油开采工程彻底实现了数据信息的实施传输、检测反馈、数据分析整理等等，为井上与井下工作人员搭建了更为通畅的沟通渠道。
        结语
        综上所述，由于自动化智能化钻井新技术具有较高的应用优势，所以探究新技术的应用与未来发展有着重要的现实意义。在钻井新技术的支持下，自动化及智能化钻井技术在钻井项目中得到了较好的应用，提升了作业效率与质量。相关企业应不断强化对此类技术的研究与应用，有效提高钻井工作质量，促进行业的进一步发展。
        参考文献：
        [1]毋焱.自动化智能化钻井新技术的应用发展研究[J].山东工业技术，2019(05):88.
        [2]苏振.新形势下窥探高科技智能化钻井新技术[J].中国石油和化工标准与质量，2017,37(09):191~192.
        [3]姜大巍.关于自动化智能化钻井新技术的应用发展研究[J].科技创新导报，2015,12(06):69.