1、浅谈钻井工业的自动化技术与发展前景摘要：科技进步是推动生产力发展的第一要素，石油钻井作为一项技术含量很高的行业，对钻井设备的科学技术的含量要求很高，随着社会科技 水平的不断提高，钻井设备自动化技术不断发展。本文针对近年来石油钻井设备自动化的发展，探究了石油钻井设备的自动化技术，并对石油钻井设备自动化的发展趋势作出了预测。考虑到石油天然气钻井工业的高昂成本和复杂性，谨慎行事是完全可以理解的。然而，随着钻井自动化进程的缓慢发展，钻井承包商和各服务公司都已逐步认识到钻井自动化的潜在利益是巨大的，这些潜在利益包括更好的安全性、更高的钻井效率、更小的风险以及整体优化的钻井工艺。 关键词：石油 钻井 自动
2、化 一、钻杆操作系统的自动化 在钻机钻杆升降过程中需要进行将钻杆送到钻台或将钻杆送下钻台的往复操作。传统的钻杆排放操作方式需要工作人员与钻杆直接接触。由司钻、钻工、井架工等人员密切配合。稍有不慎便可能造成事故。这是一个重复性高。劳动强度大。危险系数高且生产效率低的过程，需要多人合作共同完成。据国际钻井承包商协会统计，在钻井作业中。3052%的伤亡事故发生在钻杆升降过程中.并因此耽误了大量的钻井时间 fIJ。钻杆自动操作系统能够代替人工完成以上过程。在钻井起下钻作业过程中.该系统承担对钻杆夹持、提升、下放、平移和回转等操作，实现钻具在钻台与地面之间的自动输送、排放、储运等；还可与动力辅助鼠洞、铁
3、钻工配合完成单根接成立根操作，不再需要人工直接参与，从而让钻工远离危险区域。钻杆自动操作系统减轻了 T 人劳动强度、提高了安全操作水平、降低了安全风险.同时也提高了钻杆排放的自动化水平和工作效率。是实现安全、健康钻井和提高钻井效率的有效途径。据统计显示。利用钻杆自动排放装置.可节省钻杆升降时间的 25%t21。 ，钻杆操作系统：按照功能可以分为：钻杆排放，即在钻台排放架上排放钻杆套管等；钻杆传送，即在水平钻杆架、钻台排放架和井口之间传送钻杆和套管等。 二、钻井自动化下的安全问题 随着陆上钻井朝着更高层次自动化的发展，供货商们都在纷纷寻找如何使昂贵复杂的技术在低成本环境中工作的途径。例如，对于许
4、多陆上钻机而言，要求必须配备专门的软件人员就不太切合实际，所以，类似于这方面的考虑正推动着设备供应商们重新考量其产品并找出更简单的使用方法。 此类简化的一个典型实例是铁架工，也就是安装在井架上的一种排管装置，它使用一个机械臂来提升和排放钻杆和钻铤，消除了人工井架工在二层平台上工作的需要。从过去的工业事故统计数据来看，井架工是钻机上最危险的工种，所以铁架工能给井队带来明显的安全利益。当结合应用铁钻工、动力大钳和顶驱装置时，司钻就可以在司钻控制台处对日常的钻井作业进行控制，不需要有人待在危险的位置。而具有机械臂的铁帮手则可以在钻杆过井架大门移向井眼中心时控制钻杆的靠近状态，有助于下套管作业的顺利进
5、行。 另外，在过去的 5 年间，顶部驱动下套管装置已在钻井工业界站稳脚跟。威德福公司的增速传动装置将多个下套管工具融为一体，包括动力大钳、吊卡充填/循环工具以及重量补偿器，这类远程控制装置能实现无人下套管作业，具有明显的安全优势，且同时还具有钻井优势，人们可以在井眼中利用套管进行循环、做起下和旋转运动，从而可以用套管对井眼中的问题井同时进行划眼和钻进。 “按一下按钮，钻一口井。 ”未来，人们完全有理由相信这个梦想会成为现实。本文继续展望世界钻井自动化井下集成钻井自动化的发展。 三、自动化钻井技术的发展前景 展望未来，一些正在浮现的新技术是很重要的，比如有线钻杆和单板电脑（SBC）等，无论如何，
6、钻井工业都已真正开始探索钻机远程操作的可能性。如果能够从司钻控制室对钻台设备进行控制的话，那么从理论上说也应该能够从成百或上千英里以外对其进行控制。这一理论早在2004 年就已得到了证实，当时国民油井 M/D Totco 公司和斯伦贝谢公司通过从英国的剑桥发送指令而在美国的德克萨斯州进行钻井，在钻井过程中应用了远程联接自动控制技术（DrillLink）将远程信号传送到钻机控制系统上。这种联接技术还被应用到墨西哥湾等地进行与地下旋转导向工具的通信以控制定向井的轨迹。 首先，专家们都认为离实现自主钻机已经很近了，目前只是还缺少一个关键要素，即标准化。无论是地下设备还是地面设备皆如此，都还缺少使供货
7、商对所有操作实行标准化这一关键要素，当前也没有什么动力来推动钻井工业界对各种钻头及其它部件的不同尺寸和操作理念进行标准化，同时也没有一个“领头羊”向钻井工业推介用于钻井的“微软视窗”系统。 其次，自动化的目标真的是要在钻机上投放更少的人员（或无人）吗？答案是否定的。机器只适合于某些类型的工作，主要是重复性工作以及人员所不能够做到的、需要一定精度或具有一定复杂性的工作。所以，当机器做这类工作时，并不意味着就能向钻机上派遣更少的人员，其目的是想使这些重复性工作简单化，以便使钻井人员能够集中于钻机上更为复杂的和更适合由人员来控制的一些变量。在某种情况下，定向钻井公司需要培训其钻井人员如何安装井下工具
8、，以便使负责定向钻井的司钻能够在远程控制中心进行工作。类似这样的情况确实可以帮助钻井作业商，减少与人员旅行相关的费用并改善其钻井人员的安全性。 最后，自动化并不是要求“要么全有要么全无” ，根据钻井环境的不同，对不同的自动化程度有着许多不同的要求。自动化决不是最终目的，没有人仅仅是倾心于自动化，人们感兴趣的只是钻井过程的优化，而自动化只不过是工具之一。尽管我们最终能够实现无人钻机，但这决不是目标，而是要成功地改进钻井性能。 四、结语 随着经济的不断发展，科学技术也取得了巨大的进步，石油钻井技术的发展也逐渐趋于成熟，并且呈现出自动化和智能化的发展趋势。信息技术的有效运用，促进了自动化钻井领域不断的更新与发展，为了实现更高的钻井效率，仍然需要进行持续的研究工作，并且开展拥有自主知识产权的随钻信息集成系统的研究，实现现代钻井技术的持续发展，为经济与社会的发展做出贡献。
