鄒濤，蘭福全，劉偉超

（1.中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830013；2.中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司，遼寧 盤錦 124010）

石油作為非常重要的資源之一，石油相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用是獲取石油資源最有效的渠道。開采石油一般會(huì)運(yùn)用鉆采設(shè)備，該設(shè)備的性能與自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)系密切?，F(xiàn)如今，石油鉆探技術(shù)逐漸具備了自動(dòng)化特性，創(chuàng)新改進(jìn)中運(yùn)用智能控制模式，極大地提升了石油鉆探技術(shù)的效率。石油鉆探技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用更加普遍，石油鉆機(jī)結(jié)構(gòu)、傳輸、運(yùn)輸?shù)幕拘问骄l(fā)生改變。為了進(jìn)一步提高石油鉆機(jī)性能，本文以石油鉆機(jī)技術(shù)為對(duì)象闡述意義現(xiàn)狀，并且提出其深入研發(fā)的建議。

1 石油鉆機(jī)技術(shù)應(yīng)用的重要作用

目前，我國(guó)開采石油資源的環(huán)境極具復(fù)雜性，為了使鉆井可以有序運(yùn)轉(zhuǎn)，石油企業(yè)要增加投入，尤其是在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)。對(duì)比產(chǎn)業(yè)部門，石油產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模相對(duì)較大，而且承受負(fù)荷、風(fēng)險(xiǎn)也比較大。為此，石油企業(yè)為了保證石油開采效率和安全性，實(shí)現(xiàn)開采經(jīng)濟(jì)效益最大化，區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活要求務(wù)必保證契合度。結(jié)合實(shí)際需求升級(jí)相關(guān)技術(shù)、設(shè)備。石油生產(chǎn)期間，鉆機(jī)技術(shù)非常重要。保證鉆機(jī)技術(shù)穩(wěn)定，可以為石油鉆井的操作安全提供保障。根據(jù)積累經(jīng)驗(yàn)，石油鉆機(jī)在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)，可進(jìn)一步提高石油鉆井作業(yè)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本與費(fèi)用成本。所以，基于目前石油開采發(fā)展形勢(shì)，很多石油企業(yè)都認(rèn)識(shí)到鉆機(jī)技術(shù)的必要性，開始加大鉆機(jī)技術(shù)研發(fā)力度。立足于實(shí)際發(fā)現(xiàn)石油鉆機(jī)技術(shù)在我國(guó)依然處于發(fā)展階段，為了保證石油鉆機(jī)效能的真正體現(xiàn)，需要縮短國(guó)內(nèi)外石油鉆機(jī)技術(shù)差距，擴(kuò)大石油開采規(guī)模。企業(yè)方面深入開展技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建具有多元化特色的鉆機(jī)技術(shù)機(jī)制。結(jié)合石油鉆機(jī)利用效果，石油鉆機(jī)技術(shù)與目前我國(guó)石油鉆探要求相符，這就全方位總結(jié)石油鉆機(jī)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行總結(jié)，以此推動(dòng)我國(guó)石油鉆機(jī)技術(shù)的全面發(fā)展。

2 石油鉆機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 鉆機(jī)鉆深性能滿足勘探開發(fā)需求

鉆機(jī)制造技術(shù)研發(fā)在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)發(fā)展的多重作用下，逐步提升了鉆深能力，而且研發(fā)出各類型鉆機(jī)，符合當(dāng)下石油工業(yè)勘探開發(fā)的基本要求，甚至能夠達(dá)到批量出口標(biāo)準(zhǔn)?；谠撔袠I(yè)發(fā)展形勢(shì)，越來越多的石油機(jī)械企業(yè)開始著手鉆機(jī)技術(shù)制造，提高了在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)在石油鉆機(jī)設(shè)計(jì)階段，研發(fā)出9000m交流變頻鉆機(jī)，促進(jìn)石油工程服務(wù)技術(shù)水平以及石油鉆機(jī)技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

2.2 鉆機(jī)移運(yùn)性能符合各區(qū)域運(yùn)作需求

鉆機(jī)移運(yùn)性是非常重要的性能之一，石油鉆機(jī)設(shè)計(jì)者在移運(yùn)性的設(shè)計(jì)中得到了非常顯著的成效。常規(guī)陸地鉆機(jī)設(shè)計(jì)中引入模塊化設(shè)計(jì)理念，無須在鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用更多的起吊設(shè)備，運(yùn)輸車次也相應(yīng)減少，達(dá)到了節(jié)約成本的目的。技術(shù)與設(shè)備的創(chuàng)新，使得鉆機(jī)移運(yùn)性顯著提升，支持在丘陵、沙漠等特殊區(qū)域的使用，并且達(dá)到產(chǎn)品集成化目標(biāo)，有助于石油鉆機(jī)在當(dāng)前行業(yè)環(huán)境下的發(fā)展，鉆井工程服務(wù)參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)期間也給予推動(dòng)力。

2.3 鉆機(jī)傳動(dòng)性能滿足國(guó)際市場(chǎng)需求

目前，我國(guó)石油鉆機(jī)技術(shù)水平的提升，受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、信息技術(shù)等的作用，石油鉆機(jī)技術(shù)水平與性能均發(fā)生了轉(zhuǎn)變，而且研發(fā)出了多元化鉆機(jī)傳動(dòng)設(shè)備，比如，直流電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)和交流變頻電傳動(dòng)，這也表示鉆機(jī)技術(shù)顯著提升。應(yīng)用交流變頻電轉(zhuǎn)動(dòng)鉆機(jī)，通過交流變頻調(diào)速技術(shù)，可保證絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵達(dá)到無級(jí)調(diào)速的效果。由于實(shí)操中調(diào)速范圍相對(duì)廣泛，因此，絞車設(shè)計(jì)通常為單軸，借助減速器便可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。此外，鉆機(jī)體積小、質(zhì)量輕，一般不會(huì)輕易發(fā)生故障，因此，在達(dá)到低速輸出基礎(chǔ)上，還可以滿足恒扭矩輸出的要求。按照實(shí)際進(jìn)行數(shù)控恒鉆壓自動(dòng)送鉆操作，直接提升鉆井效率與質(zhì)量，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)性的井下事故，也可以快速做出處理。

3 石油鉆機(jī)技術(shù)與運(yùn)用

3.1 變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)

石油鉆機(jī)以前多采用機(jī)械傳動(dòng)，利用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，在此基礎(chǔ)上，我國(guó)研發(fā)了直流驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)鉆機(jī)，此電動(dòng)鉆機(jī)屬于陸地電動(dòng)鉆機(jī)，對(duì)石油鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)也進(jìn)行了創(chuàng)新。信息技術(shù)的飛速發(fā)展促使電子電力技術(shù)得到創(chuàng)新，也廣泛應(yīng)用于石油鉆機(jī)的變頻技術(shù)?；谀壳靶袠I(yè)發(fā)展形勢(shì)，石油開采中變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)非常重要，變頻點(diǎn)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)應(yīng)用效果良好，鉆進(jìn)深度也可以達(dá)到10000m。與變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)相對(duì)應(yīng)的電能驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更顯著，主要表現(xiàn)在低能耗、高效率等方面，也憑借這些優(yōu)勢(shì)代替了柴油驅(qū)動(dòng)。采取變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可以幫助石油企業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。如今石油鉆機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，經(jīng)過實(shí)踐操作應(yīng)用逐漸研發(fā)出全數(shù)字交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)鉆機(jī)，設(shè)備結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，操作靈活性高，即使石油開采環(huán)境復(fù)雜，也具有良好適應(yīng)性。

3.2 自動(dòng)送鉆技術(shù)

以前開展石油鉆井作業(yè)需要大量工作人員，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，而且工作效率不高，甚至存在一定的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)如今工業(yè)進(jìn)入自動(dòng)化、數(shù)字化時(shí)代，開始大力應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)。所以，石油開采行業(yè)自然也受到自動(dòng)化控制技術(shù)的作用實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。采用鉆井自動(dòng)化技術(shù)，極大地保障了開采作業(yè)安全，并有助于節(jié)約開采成本。自動(dòng)送鉆技術(shù)在石油鉆機(jī)技術(shù)范疇屬于新技術(shù)手段，利用價(jià)值非常高。提高自動(dòng)送鉆技術(shù)利用率，鉆機(jī)鉆進(jìn)期間無須司鉆人員調(diào)節(jié)，自動(dòng)按照設(shè)定規(guī)范實(shí)施鉆壓、鉆速等一系列操作。這與自動(dòng)送鉆技術(shù)相比體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中摩擦力小，相比司鉆操作技術(shù)，這種自動(dòng)送鉆的方法可以免受手動(dòng)操作的影響，消除人工作業(yè)存在的限制性條件，有效控制摩擦力和井底鉆進(jìn)系數(shù)。

自動(dòng)鉆井技術(shù)的應(yīng)用具有極強(qiáng)的靈活性，國(guó)際市場(chǎng)中我國(guó)關(guān)于鉆井的相關(guān)研究占據(jù)比較重要的位置，然而，鉆機(jī)自動(dòng)化層面依然存在很大的提升空間。如今很多技術(shù)人員在此方面給予更加深入的探討，例如，設(shè)計(jì)了寶石機(jī)械管柱自動(dòng)化處理系統(tǒng)，通過動(dòng)力貓道、自動(dòng)井架工、智能控制器，代替人力操作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，也改善了鉆井環(huán)境。

3.3 鉆機(jī)網(wǎng)電改造節(jié)能技術(shù)

石油鉆井技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，需要達(dá)到“油改電”以及節(jié)能減排的目的。針對(duì)鉆機(jī)網(wǎng)電進(jìn)行改造，需要改進(jìn)電動(dòng)鉆機(jī)、機(jī)械鉆機(jī)網(wǎng)電，其操作流程比較相似，即油區(qū)內(nèi)的高壓網(wǎng)電為核心，發(fā)揮濾波裝置、變壓器的作用處理高壓網(wǎng)電。待處理結(jié)束后，輸出交流電到電控系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)絞車和轉(zhuǎn)盤一類的設(shè)備，為其提供運(yùn)行需要的動(dòng)力，也給鉆井作業(yè)創(chuàng)造條件。

3.4 激光鉆井技術(shù)

激光鉆井技術(shù)的穿透力非常強(qiáng)，可以提高鉆機(jī)鉆進(jìn)的速度。石油勘探過程中運(yùn)用激光鉆井技術(shù)，技術(shù)人員采用傳感器、圖像顯示系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)輸出鉆機(jī)鉆井相關(guān)數(shù)據(jù)。如此一來，技術(shù)人員在固定時(shí)間段技術(shù)人員均可得到所需數(shù)據(jù)，并結(jié)合實(shí)際優(yōu)化鉆井技術(shù)方案，提升鉆井質(zhì)效。除此之外，運(yùn)用激光鉆井技術(shù)，要想充分體現(xiàn)該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，需要石油計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化控制技術(shù)，加強(qiáng)激光鉆井技術(shù)管理，技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際需求調(diào)整激光鉆井設(shè)備的參數(shù)，保證鉆井作業(yè)實(shí)際效果。

3.5 計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)

石油鉆機(jī)作業(yè)運(yùn)用計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)，技術(shù)人員需要做好計(jì)算機(jī)軟硬件的優(yōu)化，定期升級(jí)軟件與頂尖系統(tǒng)，才可優(yōu)化計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用效果，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)控制能力。石油鉆機(jī)中的諸多部件，立足運(yùn)行環(huán)境這一維度具有極高的復(fù)雜。在計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)基礎(chǔ)上，技術(shù)人員加強(qiáng)集成化管理，采用鉆機(jī)儀表與監(jiān)控設(shè)備開展集成化管理，可以從各個(gè)方面優(yōu)化控制單元。除此之外，計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用，為石油鉆機(jī)賦予自我診斷功能，使設(shè)備監(jiān)控功能更加完善。石油鉆機(jī)內(nèi)構(gòu)建鉆機(jī)運(yùn)行體系，使技術(shù)人員可以按照石油實(shí)際開采要求調(diào)整開采程序，降低作業(yè)強(qiáng)度，縮短石油開采的時(shí)間，以達(dá)到節(jié)省開采成本的目的。目前，我國(guó)鉆機(jī)集成控制技術(shù)還在發(fā)展、研究的階段，基于全數(shù)字鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)，可以發(fā)揮微處理器優(yōu)勢(shì)對(duì)軟件進(jìn)行控制，以此表現(xiàn)出保護(hù)、顯示等功能的應(yīng)用價(jià)值。

4 石油鉆機(jī)技術(shù)研發(fā)建議

4.1 石油鉆機(jī)納入戰(zhàn)略裝備范疇

我國(guó)的石油資源相對(duì)緊缺，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的大力推動(dòng)下，資源需求逐漸增加，使得石油消耗量加大，這也使得石油成為我國(guó)的一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略物資?；谀壳靶枰鉀Q的石油問題，提出如下3個(gè)解決方向：（1）立足于根本提升各個(gè)油田原油產(chǎn)量，提高原油采收率。（2）關(guān)注海外地區(qū)的原油產(chǎn)量。（3）緩解我國(guó)石油緊缺現(xiàn)狀。石油開采時(shí)通常會(huì)采取前2點(diǎn)措施，但為了切實(shí)提升原油產(chǎn)量、采收率，石油先進(jìn)的鉆井技術(shù)非常必要，如此方可保證在鉆井作業(yè)期間的安全性，以此來提高原油產(chǎn)量。為了提升單井產(chǎn)量，可以從鉆水平井、老井側(cè)鉆、分支井著手，加強(qiáng)可采率，提高石油儲(chǔ)量和油田采收率。這就需要運(yùn)用到鉆井裝備技術(shù)，該技術(shù)運(yùn)用效果和鉆井技術(shù)運(yùn)用效果有直接關(guān)系，若缺少功能完善且先進(jìn)鉆井裝備，便無法持續(xù)性地運(yùn)用鉆井技術(shù)，也不利于提升油田單井產(chǎn)量、采收率。若原油進(jìn)入極度緊缺的狀態(tài)，便不能一味依靠國(guó)外進(jìn)口，而是需要將石油鉆機(jī)納入戰(zhàn)略裝備范疇，深入研發(fā)石油鉆機(jī)技術(shù)，發(fā)揮石油鉆機(jī)作用保證石油作業(yè)安全，提高石油整體產(chǎn)量。

4.2 增加技術(shù)研發(fā)成本投入

現(xiàn)階段，在石油鉆井裝備制造方面，發(fā)現(xiàn)很多企業(yè)并未給予足夠的資金投入，因此，技術(shù)研發(fā)也只能根據(jù)合同訂單展開，導(dǎo)致研發(fā)過程過于被動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)提前投資、技術(shù)主動(dòng)研發(fā)。為此，長(zhǎng)期在此形勢(shì)下必須增加科研經(jīng)費(fèi)，推動(dòng)我國(guó)石油鉆機(jī)技術(shù)的研發(fā)，也有助于提高我國(guó)石油鉆機(jī)水平。立足企業(yè)視角，增加技術(shù)研發(fā)成本投入，還可展現(xiàn)其綜合實(shí)力。

例如，石油鉆機(jī)制造廠一方面要在技術(shù)研究方面加大力度，另一方面，還需要以石油鉆機(jī)技術(shù)為戰(zhàn)略裝備，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)石油鉆機(jī)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的長(zhǎng)效發(fā)展。為石油鉆機(jī)技術(shù)、設(shè)備研發(fā)等項(xiàng)目提供經(jīng)費(fèi)支持，加強(qiáng)對(duì)石油鉆井裝備技術(shù)、相關(guān)產(chǎn)品的重視，從研發(fā)失敗技術(shù)、產(chǎn)品中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。此外，石油裝備制造企業(yè)進(jìn)行石油鉆機(jī)作業(yè)期間，還需調(diào)控好各項(xiàng)經(jīng)費(fèi)投入比例，要求經(jīng)費(fèi)比例超過石油勘探研發(fā)企業(yè)。由于石油是以產(chǎn)品的形式存在，投入科研經(jīng)費(fèi)可以幫助、促進(jìn)研發(fā)，探索開采石油有效性最顯著的方法，產(chǎn)品制造企業(yè)為研發(fā)項(xiàng)目給予的經(jīng)費(fèi)投入，更多的是使用在原本不存在產(chǎn)品中，因此，無論是研究目的，還是最終使用目的，均存在明顯區(qū)別，這就需要提高經(jīng)費(fèi)投入使用安排的合理性，確保經(jīng)費(fèi)得到有效使用，研發(fā)出效果更顯著的石油鉆機(jī)技術(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石油作為重要能源，目前行業(yè)發(fā)展中需要重點(diǎn)解決能源緊缺的問題。石油鉆機(jī)技術(shù)的應(yīng)用極大提升了石油作業(yè)效率，并且在原有技術(shù)基礎(chǔ)上提高了現(xiàn)代化水平，通過石油鉆機(jī)的改進(jìn)與升級(jí)，進(jìn)一步滿足當(dāng)前行業(yè)發(fā)展形勢(shì)下的勘探、鉆機(jī)作業(yè)需求。此外，石油鉆機(jī)技術(shù)在研發(fā)中，逐漸與自動(dòng)化系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)比傳統(tǒng)技術(shù)體現(xiàn)出自動(dòng)化處理的優(yōu)勢(shì)，提高石油鉆機(jī)運(yùn)行效率，改變了石油鉆機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、傳輸與運(yùn)輸形式，在提高石油鉆機(jī)運(yùn)作質(zhì)量基礎(chǔ)上，也為我國(guó)石油勘探行業(yè)的發(fā)展提供了先進(jìn)技術(shù)支持。