郭俊亮

（中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司，河南新鄉(xiāng) 453700）

0 引言

在鉆井設(shè)備的維護(hù)方面既需要我國科研人員努力研究，更需要我國加大對鉆井設(shè)備維護(hù)方面監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)力度。我國鉆井設(shè)備維護(hù)監(jiān)測技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈條需要資金進(jìn)入，特別是大型鉆井設(shè)備維護(hù)這樣綜合性、具有國防產(chǎn)業(yè)性質(zhì)的重大平臺，國家必須有絕對控制力與戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)力。

1 檢測技術(shù)在鉆井設(shè)備維護(hù)的背景

進(jìn)入21 世紀(jì)，在綜合考慮國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國外緊張的國際環(huán)境基礎(chǔ)上，我國提出大力開發(fā)海洋環(huán)境的戰(zhàn)略。正是在這樣的大背景下，我國海洋石油天然氣的開發(fā)開采進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。國際油價(jià)的大幅度上升以及國外對石油天然氣鉆井技術(shù)的嚴(yán)格保密控制，使得我國油氣開采發(fā)展舉步維艱?；诖?，國家高度重視石油天然氣鉆井開采技術(shù)，有開采就有相應(yīng)的技術(shù)維修，有維修就涉及到維修的實(shí)時(shí)檢測設(shè)備。尤其在大海上，脫離了陸地比較穩(wěn)定的環(huán)境，實(shí)時(shí)檢測設(shè)備需要接受更加嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)[1]。

目前，我國的深海油氣探測已經(jīng)進(jìn)入重要的發(fā)展階段，更加要求有質(zhì)量好、產(chǎn)品效果佳的檢測產(chǎn)品。在海洋鉆井發(fā)展中，維修技術(shù)接受了嚴(yán)格考驗(yàn)。由于鉆井設(shè)備本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜多元化，而且零部件結(jié)構(gòu)眾多，檢測維修難度巨大，需要投入巨大資金以及必不可少的人力物力。由于我國大型油氣設(shè)備多數(shù)進(jìn)口，價(jià)格高昂。一旦損壞零部件的替換品緊缺，會造成工作停滯，影響整個(gè)海洋鉆井的正常運(yùn)行。正是由于海洋鉆井設(shè)備發(fā)揮著如此重要作用，所以海洋鉆井的維修與保養(yǎng)是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)營的關(guān)鍵。

海洋石油天然氣鉆井設(shè)備有著相當(dāng)復(fù)雜的工藝與技術(shù)，功能強(qiáng)大的同時(shí)，其自身研究難度以及設(shè)備可分析性也值得引起人們關(guān)注，在大數(shù)據(jù)模式的綜合處理分析下，設(shè)備現(xiàn)場運(yùn)行狀況一目了然，各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)都值得人們推敲和驗(yàn)證。

2 國內(nèi)外鉆井設(shè)備的研究現(xiàn)狀對比

工業(yè)革命的發(fā)展，人們迎來了機(jī)器時(shí)代，各種工業(yè)的工程設(shè)備開始被生產(chǎn)制造出來，應(yīng)用到各行各業(yè)。人們在使用機(jī)器的過程中慢慢發(fā)現(xiàn)機(jī)器的損壞率持續(xù)增高，經(jīng)歷技術(shù)變革，人們得出了一些結(jié)論。在機(jī)械設(shè)備的維修中大量使用維修檢測技術(shù)能起到事半功倍的功效。國外的鉆井設(shè)備監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的具有相當(dāng)規(guī)模，經(jīng)歷了理論到實(shí)踐的發(fā)展過程，在很多方面已經(jīng)日漸成熟，如，大數(shù)據(jù)視野下的設(shè)障排除；機(jī)械多元化處理模塊建設(shè)；邏輯想法分析診斷等。

2.1 鉆井井架的檢測技術(shù)

國外技術(shù)在經(jīng)歷了技術(shù)變革的洗禮后，理論化的事物充分運(yùn)用到了現(xiàn)實(shí)事物中。外國的井架技術(shù)經(jīng)過外部測評和內(nèi)部分析兩個(gè)重要階段，形成了一套自主獨(dú)立的發(fā)展模式。近年來美國公司開發(fā)出了無線GPS 檢測系統(tǒng)，可以對井架進(jìn)行360°無死角檢測。通過一定技術(shù)對接，可以通過大數(shù)據(jù)的分析控制，找出整個(gè)設(shè)備中的漏洞。這就是所謂的“準(zhǔn)確定位，精準(zhǔn)分析”，簡單來說，這種模式區(qū)別于一般常見問題分析方式，可以直接簡單有效解決出現(xiàn)的問題[2]。

2.2 鉆機(jī)設(shè)備的檢測與維護(hù)

國外鉆機(jī)設(shè)備常見的主要有絞車與鉆井泵等多種。它們共同的特征都是利用模式化的振動特征以及離心化診斷模式進(jìn)行外部的實(shí)時(shí)狀態(tài)理論分析。美國與加拿大公司運(yùn)用實(shí)時(shí)檢測技術(shù)進(jìn)行智能化的數(shù)據(jù)分析處理，由于先進(jìn)的檢測設(shè)備和豐富經(jīng)驗(yàn)，使得他們的石油天然氣海洋鉆井公司在檢測維護(hù)方面得到了巨大經(jīng)濟(jì)利益與巨大的影響力，它們開發(fā)的故障診斷技術(shù)設(shè)備在市場上也很受歡迎。

2.3 發(fā)展趨勢

（1）國外的設(shè)備在設(shè)計(jì)之初，就有良好的前瞻性，緊跟時(shí)代前沿，研究方法也很先進(jìn)。

（2）根據(jù)系統(tǒng)的研究測評數(shù)據(jù)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)控與分析，在線實(shí)時(shí)進(jìn)行智能化、多元化、機(jī)動化的檢測技術(shù)指導(dǎo)分析，使每一步操作都向精確化方面發(fā)展。

（3）一體化智能服務(wù)。根據(jù)設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性以及發(fā)揮作用的部位不同，設(shè)定出許多無線檢測系統(tǒng)，讓檢測研究更加具有理論依靠。同時(shí)，精細(xì)化的控制發(fā)展使得設(shè)備的檢測更加多樣化。

我國的鉆井維修技術(shù)經(jīng)歷了長時(shí)間的發(fā)展與沉淀，在某些研究領(lǐng)域以及行業(yè)中已經(jīng)處于先進(jìn)地位。如，我國自主研制的智能化控制技術(shù)，特別是行業(yè)尖端的理論化模糊以及診斷性邏輯等專業(yè)的神經(jīng)網(wǎng)路建造系統(tǒng)。正是在我國行業(yè)內(nèi)外共同努力下，我國鉆井設(shè)備制造、建造、維修維護(hù)領(lǐng)域各種測評與檢測水平提升了一個(gè)巨大臺階。首先，值得注意的是，石油井架檢測動態(tài)安全技術(shù)和柴油鉆井機(jī)檢測診斷的科技是我國自主研發(fā)的大型海洋鉆井設(shè)備控制技術(shù)。在設(shè)備后期運(yùn)行過程中發(fā)揮了不可估量的作用。我國發(fā)展海洋鉆機(jī)近幾年呈現(xiàn)出穩(wěn)步發(fā)展的局面，根據(jù)最新的科研成果以及高等研究所、高等教育院校的研究數(shù)據(jù)來看，我國的理論化研究主要力量集中。我國院校以及科研單位集中的研究思路如下[3]。

（1）模型化的建設(shè)方案。依托鉆井設(shè)備現(xiàn)有的后期維護(hù)處理數(shù)據(jù)，建立信息的終端數(shù)據(jù)庫。在大數(shù)據(jù)的分析模式下，對鉆井設(shè)備運(yùn)行中的復(fù)雜情況進(jìn)行細(xì)致有效地分析，將分析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型化的整理與分類。運(yùn)用現(xiàn)代科研技術(shù)對設(shè)備信號的接收源進(jìn)行合理診斷分析，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)狀況進(jìn)行一一分析對比。

（2）實(shí)現(xiàn)鉆井設(shè)備的高效化與模式化操作。依據(jù)海洋石油鉆井設(shè)備本身固有的精密化操作流程，研究開發(fā)出鉆井的高效測評與控制系統(tǒng)，用現(xiàn)代化管理模式去研究診斷鉆井設(shè)備的漏洞。

（3）結(jié)合現(xiàn)實(shí)狀況，研發(fā)出智能化、多元化的檢測系統(tǒng)。加大資金投入與研究，研發(fā)世界先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)測評檢測平臺，線上線下共同努力，使檢測系統(tǒng)發(fā)揮其真正價(jià)值。

（4）實(shí)驗(yàn)的研究要充分結(jié)合實(shí)際，只有理論與實(shí)際的結(jié)合才能制造出高效、高性能、有質(zhì)量和多元化的產(chǎn)品。

3 研究的意義與思維的廣度

我國的海洋開發(fā)，特別是深海領(lǐng)域的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。深海處的石油天然氣開發(fā)必然需要大型勘探設(shè)備以及鉆井設(shè)備。因此，檢測技術(shù)的發(fā)展是海洋石油天然氣開發(fā)的一個(gè)核心重要環(huán)節(jié)，我國從淺海向深海進(jìn)軍的戰(zhàn)略構(gòu)想必然需要技術(shù)的支持與支撐。檢測技術(shù)的充分合理應(yīng)用也有非常大的前景，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益也不可估量。依據(jù)現(xiàn)在戰(zhàn)略構(gòu)想的發(fā)展步驟而言，我國在深海領(lǐng)域的戰(zhàn)略構(gòu)想是完全正確的，并且已經(jīng)在一步一步的事件過程中得到驗(yàn)證和落實(shí)[4]。

面對目前的尷尬境遇，如設(shè)備落后性以及技術(shù)力量的匱乏，我國在海洋勘探與檢測方面將采取以下措施。

（1）提升鉆井機(jī)驅(qū)動力量，改善鉆井機(jī)的動力環(huán)境。從鉆井機(jī)的多元化控制操作系統(tǒng)出發(fā)，依據(jù)驅(qū)動設(shè)備的多元化以及特殊作業(yè)環(huán)境、在高難度操作視野下，進(jìn)行集中攻堅(jiān)克難。

（2）優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改變原有設(shè)備操作法，促進(jìn)操作方式的靈活性發(fā)展。由于設(shè)備在深海中，海水侵蝕狀況嚴(yán)重，我國科研小組與攻堅(jiān)克難的專門小組通力合作，研發(fā)出設(shè)備可靠性良好的操作系統(tǒng)。

（3）提升運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本。由于設(shè)備自身重，運(yùn)行需要科技支持和現(xiàn)代化技術(shù)的診斷，因此如何實(shí)現(xiàn)低成本、高效率運(yùn)行，是我國現(xiàn)階段設(shè)備的研究難題。設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的邏輯聯(lián)系關(guān)系以及復(fù)雜性的維修法則，要實(shí)現(xiàn)全優(yōu)化的設(shè)備管理，必須提升設(shè)備功率以及荷載運(yùn)行能力。

（4）降低設(shè)備運(yùn)行以及維修維護(hù)的危險(xiǎn)性系數(shù)。鉆井設(shè)備出現(xiàn)漏洞后，第一時(shí)間會威脅到鉆井平臺人員的人身安全，造成重大安全責(zé)任事故，所以統(tǒng)籌考慮整個(gè)鉆井平臺的設(shè)備運(yùn)行狀況，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行定點(diǎn)定時(shí)分析，確保整個(gè)運(yùn)行過程安全。

4 半潛式鉆井平臺結(jié)構(gòu)組成

（1）工作平臺。放置鉆井設(shè)備，提供作業(yè)場所以及工作人員生活場所。

（2）立柱。用于支撐平臺，連接平臺與沉墊。

（3）沉墊。是一個(gè)浮箱結(jié)構(gòu)，有許多各自獨(dú)立的艙室。

（4）錨泊系統(tǒng)。用于給平臺定位，通過錨和錨鏈控制平臺的水平位置。

5 井架結(jié)構(gòu)概述分析

海洋井架結(jié)構(gòu)是最主要的海洋鉆井提升設(shè)備，它主要是將天車、游車、頂驅(qū)等大型設(shè)備進(jìn)行安裝處理。鉆井工程中對井架的要求極高，主要使用要求：承載能力、工作面的長寬高、設(shè)備的靈活移動性能、良好的抗腐蝕性能。

目前，由于安裝海洋鉆井設(shè)備需要花費(fèi)大量時(shí)間，在綜合考慮各方面因素后，我國采取的方式是將兩套系統(tǒng)有機(jī)安裝在一個(gè)深海智能化操作平臺中，從而實(shí)現(xiàn)效率化生產(chǎn)[5]。

6 結(jié)論

（1）充分的運(yùn)用故障透析的分析模式，鉆井可靠性理論研究。故障透析的分析模式是經(jīng)過一層一層的分析比較模式，找到解決問題的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。在設(shè)備零部件扭結(jié)原點(diǎn)以及易被磨損、腐蝕的故障點(diǎn)安裝精密的分析儀器和接收傳感器。

（2）檢測系統(tǒng)的良好運(yùn)營性，必須依據(jù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析。對于檢測的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，加強(qiáng)設(shè)備裂縫、噪聲等細(xì)部分析。

（3）數(shù)據(jù)處理依據(jù)詳細(xì)、具體的指標(biāo)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果以及警報(bào)預(yù)測數(shù)值，綜合考慮前提下，進(jìn)行可靠性分析，對檢測的信號端內(nèi)容進(jìn)行模式化處理。不同的檢測手段、不同的信號源呈現(xiàn)出不一樣的實(shí)時(shí)結(jié)果。