栗慧燕 熊寧香

（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司鉆井事業(yè)部，天津 300280）

1 鉆井平臺(tái)電控系統(tǒng)的發(fā)展背景

一個(gè)國(guó)家的資源開(kāi)發(fā)量會(huì)影響到這個(gè)國(guó)家的能源穩(wěn)定性甚至是經(jīng)濟(jì)安全。而油氣資源的開(kāi)發(fā)量更是對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)油氣工業(yè)發(fā)展存在著加快發(fā)展速度與資源短缺的矛盾、環(huán)境友好型社會(huì)與環(huán)境污染問(wèn)題的矛盾等一系列的問(wèn)題，而國(guó)外油價(jià)又在不斷地攀升，使得油氣資源供需矛盾日益明顯并嚴(yán)重阻礙了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，提高油氣資源的產(chǎn)量、增加油氣的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的一大戰(zhàn)略要點(diǎn)，而要解決這一系列的問(wèn)題就不得不加快油氣開(kāi)發(fā)進(jìn)程和發(fā)展我國(guó)的石油裝備工業(yè)。在這樣的背景下，我國(guó)鉆井平臺(tái)的相關(guān)裝備都在不斷更新完善，因電動(dòng)鉆機(jī)的電控系統(tǒng)發(fā)展將會(huì)對(duì)整個(gè)石油工業(yè)的開(kāi)采量產(chǎn)生較大的推動(dòng)作用，各國(guó)的研發(fā)人員對(duì)其的開(kāi)發(fā)研究重視程度也很高。

2 我國(guó)鉆井平臺(tái)電控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 電控系統(tǒng)發(fā)展智能化

近幾年來(lái)智能化相關(guān)技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我國(guó)也進(jìn)入了智能化鉆機(jī)電控系統(tǒng)的研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)階段。主要原理是將智能化技術(shù)與現(xiàn)代控制理論相結(jié)合。預(yù)計(jì)創(chuàng)造出的智能化鉆機(jī)電控系統(tǒng)可以按照鉆井平臺(tái)實(shí)時(shí)工況自動(dòng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)；并擁有自診斷功能，從而在實(shí)際工作中減少人為因素和失誤以及設(shè)備工具的故障率。

具體來(lái)講，智能化鉆機(jī)電控系統(tǒng)的第一大優(yōu)點(diǎn)是電控系統(tǒng)在鉆機(jī)正常工作的情況下可以快速而準(zhǔn)確地獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并由控制中心進(jìn)行整體控制、依據(jù)預(yù)測(cè)算法庫(kù)和原始數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)電動(dòng)鉆機(jī)智能化的正常運(yùn)行進(jìn)行雙重保證。

智能鉆具電控系統(tǒng)技術(shù)的另一大優(yōu)點(diǎn)是可以聯(lián)接井下的全部分離部件，這一聯(lián)接是由能傳輸數(shù)據(jù)到其他部件且相互沒(méi)有電氣聯(lián)接的變送器構(gòu)成。在這一功能中智能鉆具系統(tǒng)的雙向傳輸數(shù)據(jù)速率可達(dá)2Mb/s。

總得來(lái)說(shuō)，智能化鉆機(jī)電控系統(tǒng)不僅能夠支持高精度隨鉆測(cè)井儀器，還可以協(xié)調(diào)控制井下機(jī)械裝置，因此它的開(kāi)發(fā)應(yīng)用必將是未來(lái)電控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2.2 電控系統(tǒng)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化

電控系統(tǒng)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種：第一通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各控制檢測(cè)等部件相連；第二將鉆井過(guò)程所需的資源進(jìn)行共享，因而分為了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)是指電控系統(tǒng)先將發(fā)電控制單元、傳動(dòng)柜、PLC、HMI等相連接，再將多臺(tái)鉆機(jī)聯(lián)網(wǎng)，建立企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，來(lái)對(duì)各個(gè)電動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)度以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)組合。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的布置，既包括地面以上的網(wǎng)絡(luò)布置，也包括在井下的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)布置。井下的每個(gè)儀器設(shè)備都具備有檢測(cè)或中繼數(shù)據(jù)功能的節(jié)點(diǎn)。而這些節(jié)點(diǎn)有一個(gè)共同特點(diǎn)：具有唯一的地址。這種電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究使得鉆井平臺(tái)上的不同儀器設(shè)備間的信息傳輸可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件和硬件進(jìn)行雙向通訊，即不僅能夠高速傳出井下相關(guān)開(kāi)采數(shù)據(jù)，還可以將相關(guān)工作人員的指令傳入井下儀器設(shè)備，使相關(guān)開(kāi)采設(shè)備受到人為的一些約束性。外部網(wǎng)絡(luò)則是指電控系統(tǒng)與外部其他控制系統(tǒng)相連的部分，其主要功能是對(duì)鉆機(jī)的進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。若將這兩部分網(wǎng)絡(luò)建成便可極大地提高鉆井的安全可靠性和生產(chǎn)效率，因此必將成為未來(lái)電動(dòng)鉆機(jī)電控系統(tǒng)的另一發(fā)展方向。

2.3 電動(dòng)鉆機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)展開(kāi)放化

電動(dòng)鉆機(jī)的電控系統(tǒng)開(kāi)放化簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)的互操作性、可移植性、可擴(kuò)展性和可互換性等幾大特點(diǎn)，具體來(lái)說(shuō)就是對(duì)電控系統(tǒng)軟硬件統(tǒng)一相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使其可以進(jìn)行互相聯(lián)接，進(jìn)而可以在不同的平臺(tái)上有效地運(yùn)行并能與其他應(yīng)用系統(tǒng)相互操作，形成用戶(hù)交互的統(tǒng)一風(fēng)格。

而且近幾年隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，研制出可配置自動(dòng)鉆機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再是難題?，F(xiàn)已研發(fā)出來(lái)的開(kāi)放性系統(tǒng)軟硬件的柔性很好，其基本配置也較易改變，從而可以讓第三方在原系統(tǒng)配置上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。而且有第三方軟硬件作為系統(tǒng)的擴(kuò)展，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。開(kāi)放化電控系統(tǒng)因其方便生產(chǎn)管理，并可提高鉆井效率的特點(diǎn)也必將成為電控系統(tǒng)的又一發(fā)展方向。

結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是無(wú)止境的，仍有許多未知領(lǐng)域需要人們的不斷探索發(fā)現(xiàn)，雖然近幾年來(lái)控制策略、控制技術(shù)和控制裝置得到了較大的發(fā)展促進(jìn)了電控系統(tǒng)理論的完善和電動(dòng)鉆機(jī)性能的提高，但具體到鉆井平臺(tái)的電控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用研發(fā)上，我們?nèi)悦媾R許多問(wèn)題亟待解決，如研發(fā)智能控制器的使其用微控制器對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的進(jìn)行自動(dòng)控制和研究開(kāi)發(fā)電控系統(tǒng)中自適應(yīng)與專(zhuān)家決策系統(tǒng)，提高鉆機(jī)智能化水平的問(wèn)題以及研究電控系統(tǒng)軟硬件的兼容性和井下測(cè)量診斷相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。然而就目前來(lái)看鉆井平臺(tái)的電控系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放化是必然趨勢(shì)，若能盡快實(shí)現(xiàn)必將對(duì)現(xiàn)代鉆機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響。而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，國(guó)外正在研發(fā)完善的新型激光石油鉆機(jī)，一旦研發(fā)成功用于生產(chǎn)實(shí)踐便會(huì)很快突破現(xiàn)代鉆機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展范疇。

[1]張建成.石油鉆機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的最新發(fā)展.電氣傳動(dòng)，2004,34（4）：8-11.

[2]王代華.電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.電氣傳動(dòng)，2005,35（8）：3-8.

[3]廖默生.2005年末全球油氣勘采進(jìn)展及至2010年預(yù)測(cè)[J].中國(guó)海洋平臺(tái),2007,22（1）:1-7.

[4]王傳榮.世界海洋油氣資源鉆采設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].船舶物資與市場(chǎng),2006（6）:13-15.

[5]楊斌，高峰，顏剛.國(guó)產(chǎn)石油鉆機(jī)發(fā)展方向探討[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2005,34（5）:37-39.