劉勇(中石化石油工程機(jī)械有限公司第四石油機(jī)械廠， 湖北 荊州 434024)

石油鉆機(jī)生產(chǎn)與智能控制系統(tǒng)探究

劉勇(中石化石油工程機(jī)械有限公司第四石油機(jī)械廠， 湖北 荊州 434024)

隨著人們對(duì)石油需求量的增多，以及現(xiàn)代石油開(kāi)采工程的不斷深入，對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的要求也越來(lái)越高。在石油開(kāi)采生產(chǎn)中，離不開(kāi)對(duì)石油鉆機(jī)的應(yīng)用，而進(jìn)一步提高石油鉆機(jī)的智能化水平是一項(xiàng)關(guān)鍵要?jiǎng)?wù)。本文通過(guò)研究石油鉆機(jī)生產(chǎn)的具體過(guò)程，提出在不同工作環(huán)境下應(yīng)用石油鉆機(jī)時(shí)引入學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。依據(jù)某地區(qū)首次操作判斷的實(shí)際過(guò)程，結(jié)合鉆井儀表數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)，以提高石油鉆機(jī)的智能控制系統(tǒng)化程度，減輕人工工作強(qiáng)度。

石油鉆機(jī)；鉆機(jī)生產(chǎn)；智能控制系統(tǒng)

當(dāng)今時(shí)代，隨著科技的發(fā)展，石油鉆機(jī)的研發(fā)制造技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)，正不斷朝向高可靠性、高實(shí)用化及高性價(jià)比方向發(fā)展。不過(guò)，就現(xiàn)今實(shí)際情況來(lái)看，雖然智能控制系統(tǒng)已經(jīng)在石油鉆機(jī)生產(chǎn)中得到了一定的應(yīng)用，但總體上而言其智能控制系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)性仍然較差，尚無(wú)法很好地滿足不同工作環(huán)境下石油鉆機(jī)的生產(chǎn)需求。而引入學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，則有效打破了在石油鉆機(jī)智能化發(fā)展道路上的瓶頸。本文主要針對(duì)石油鉆機(jī)生產(chǎn)與智能控制系統(tǒng)進(jìn)行了淺要分析，僅作拋磚引玉之用。

1 石油鉆機(jī)生產(chǎn)的現(xiàn)狀

目前，智能控制系統(tǒng)在石油鉆機(jī)生產(chǎn)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在盤(pán)剎送鉆及交流變頻小電機(jī)送鉆等方面，其原理是利用傳感器采集懸重等數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算取得最優(yōu)值，從而實(shí)現(xiàn)智能化控制。雖然，這使得石油鉆機(jī)的智能化程度得到了一定的提升，人工工作強(qiáng)度得到了一定的減輕，但從整體上而言仍舊不是很理想。這主要是因?yàn)楝F(xiàn)有程序多為出廠預(yù)設(shè)的，不能隨意更改，所以無(wú)法很好地滿足不同工作環(huán)境下石油鉆機(jī)的生產(chǎn)需求。在實(shí)際使用中也可以發(fā)現(xiàn)，因智能控制系統(tǒng)不夠完善所引起的頻繁報(bào)警、停鉆等現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，極大地影響了石油鉆機(jī)的正常運(yùn)行。具體來(lái)說(shuō)，分析石油鉆機(jī)生產(chǎn)的現(xiàn)狀問(wèn)題，主要有以下兩點(diǎn)：一者，石油鉆機(jī)的工作環(huán)境較差，多處于地質(zhì)復(fù)雜、氣候多變的環(huán)境下工作，這導(dǎo)致包括石油鉆機(jī)在內(nèi)的許多精密儀器都無(wú)法正常運(yùn)行，同時(shí)又由于石油鉆機(jī)生產(chǎn)的特殊性，也無(wú)法提前有效地勘探開(kāi)采環(huán)境；二者，石油鉆機(jī)的工作狀態(tài)較差，經(jīng)常需要遠(yuǎn)距離打鉆，而距離越遠(yuǎn)則意味著信號(hào)傳輸速度越慢，因此智能控制也就比較滯后，即使有的石油鉆機(jī)引入了模糊控制系統(tǒng)等，但受制于我國(guó)技術(shù)的發(fā)展水平，仍然無(wú)法從根本上解決這一問(wèn)題。

2 石油鉆機(jī)當(dāng)前的智能控制模式

從現(xiàn)今情況來(lái)看，在我國(guó)大部分的石油鉆機(jī)生產(chǎn)中，都并未充分考慮到外界環(huán)境因素對(duì)石油鉆機(jī)智能控制系統(tǒng)運(yùn)行的影響，甚至有的根本就完全不考慮外界環(huán)境因素的影響，而只根據(jù)事先的程序來(lái)完成各項(xiàng)工作。但是，一般這種程序都只是針對(duì)常規(guī)工作環(huán)境下石油鉆機(jī)的生產(chǎn)而進(jìn)行設(shè)定的，無(wú)法針對(duì)不同的地質(zhì)環(huán)境、氣候環(huán)境等進(jìn)行智能的切換和調(diào)整，因此對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性較差，在實(shí)際應(yīng)用中很容易遇到“水土不服”的情況。以交流變頻小電機(jī)送鉆為例，其在現(xiàn)代石油開(kāi)采中比較常用，原理是先采集電壓、電流、頻率等參數(shù)，然后計(jì)算出鉆壓、鉆速等的實(shí)際值與預(yù)設(shè)值間的誤差，之后由控制部門(mén)發(fā)出相應(yīng)的指令信號(hào)，對(duì)石油鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制，使其以設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)。雖然這是一種自動(dòng)化的生產(chǎn)模式，但其缺點(diǎn)也是十分明顯的。由于程序是提早就設(shè)定好的，所以無(wú)法根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境狀況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)遇到一些復(fù)雜地形或者惡劣天氣時(shí)，就會(huì)頻繁出現(xiàn)報(bào)警、停鉆等現(xiàn)象，從而極大地影響了石油鉆機(jī)的正常運(yùn)行，降低了生產(chǎn)效率，也提高了維護(hù)維修成本。

3 提高石油鉆機(jī)的智能控制系統(tǒng)化程度的幾點(diǎn)對(duì)策

首先，在打井時(shí)劃分區(qū)塊進(jìn)行打井，由于同一區(qū)塊的工作環(huán)境也基本相同，所以可以在一定程度上減輕因環(huán)境變化所造成的問(wèn)題；其次，打井前先鉆探井，對(duì)不同地層進(jìn)行取樣分析，以方便引入學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)；第三，引入學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種模擬人類(lèi)的控制調(diào)節(jié)機(jī)制的系統(tǒng)，其可以通過(guò)重復(fù)輸入信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的校正，以使系統(tǒng)能夠特定響應(yīng)特定的輸入，逐步獲得實(shí)際工作環(huán)境信息，并依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行評(píng)估、分類(lèi)、決策及改善，最終實(shí)現(xiàn)智能控制系統(tǒng)化程度的特高。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)運(yùn)行的具體步驟為：

①記憶學(xué)習(xí)。在打探井過(guò)程中開(kāi)始對(duì)不同地層的工作環(huán)境及特點(diǎn)等進(jìn)行記錄，然后建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立地層變化-操作模式。②優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)整理和編輯探井操作過(guò)程數(shù)據(jù)，結(jié)合操作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次優(yōu)化，以進(jìn)一步滿足實(shí)際工作環(huán)境需求。③半自動(dòng)控制模式：鉆井時(shí)采取以自動(dòng)控制為主、以人工監(jiān)督為輔的半自動(dòng)控制模式，從而既減輕了人工工作強(qiáng)度，同時(shí)又可更貼近實(shí)際工作環(huán)境。④設(shè)定偏差值：對(duì)相關(guān)參數(shù)設(shè)定允許范圍，當(dāng)超過(guò)允許范圍時(shí)機(jī)器即發(fā)出報(bào)警，同時(shí)轉(zhuǎn)為手動(dòng)模式。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在石油開(kāi)采生產(chǎn)中，應(yīng)用石油鉆機(jī)時(shí)對(duì)智能化的要求很高。但目前的石油鉆機(jī)智能控制系統(tǒng)多無(wú)法滿足不同工作環(huán)境的生產(chǎn)需求，所以亟需更新完善。通過(guò)引入學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，使得石油鉆機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性得到了增強(qiáng)、可靠性和人性化得到了提升、風(fēng)險(xiǎn)得以減少，同時(shí)更為相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。

[1]孫江鋒，張文英，黃粵川，田鳳仙，蔣合艷.石油鉆機(jī)智能緩沖防碰裝置[J].石油機(jī)械，2014,(11):38-40+45.

[2]董興華，張西平.石油鉆機(jī)生產(chǎn)與智能控制系統(tǒng)[J].機(jī)械工程師，2011，(07):58-59.

[3]郭濤，惠明秋.智能電氣液控制系統(tǒng)在石油鉆機(jī)上的應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2008，(11):56-59+7.

[4]席棟，李威，李繼宏，苑華，原嘉麗，樊一江.智能穩(wěn)壓司鉆開(kāi)關(guān)控制器研制[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2014，(09):102-104.

劉勇(1974- )，男，山東滕州人，助理工程師，本科，主要從事生產(chǎn)管理工作。