关于自动送钻技术在石油钻机中应用研究

（天津滨海概念人力资源有限公司，天津 300452）

摘 要：在进行石油开采的过程中，传统的钻进模式效率低下，且消耗很大的人力物力，操作不当就会损坏钻头，影响钻井时效。而自动送钻技术能够大大提高钻进效率，降低工作强度，适用于各种复杂多变的地层环境，降低钻头出现损坏的机率，从而在极大程度上提升整个钻井作业的安全性，除此以外，还能够有效的降低钻井的成本，促进我国石油开采行业更好的发展。本文在此基础上主要对自动送钻装置进行介绍，并阐述其主要特点，说明其发展状况和日后发展趋势，希望能够有效促进自动送钻技术的发展。

关键词：自动送钻技术；石油钻机；应用

1 自动送钻装置以及相关特点

1.1 自动送钻装置的简介

自动送钻就是通过控制主绞车滚筒的旋转速度，使顶驱带动钻杆以恒定的速度向井底钻进的过程。按控制钻井参数分类：可分为恒定钻压送钻、恒定钻速送钻、恒定扭矩及钻压和钻速乘积值控制与调节送钻。按控制系统主要传动分类：可分为机械式、液动式、电磁式、气动式等，上述几种送钻方法，以恒钻压送钻应用最为广泛。主要的工作过程是：死绳固定器上的传压包先对提升系统自动、钻具重量及钻具与井壁产生的摩檫力进行感知，然后将感知的结果由压力压力转换成电信号，再由PLC模块采集到电控控制程序内进行实时计算，根据计算结果对绞车电机的速度进行控制，或者是对刹车电磁阀的控制电流进行一定的控制，以此来实现自动送钻的目的。现阶段，电动钻机在实际的使用过程中，所安装的自动送钻装置主要的工作原理以及核心是变频器，在这种情况下设备就可以根据传感器传送的信号进行自动送钻作业，从而实现油田的开采工作。

1.2 自动送钻技术的主要特点

自动送钻技术在实际的使用过程中具有较为鲜明地作业特点，同时也正是因为有这些特点的存在，所以自动送钻技术在极大程度上提升了作业效率，其中具体特点如下：

（1）自动化送钻技术具有较为灵敏的控制系统，所以工作人员在使用该技术进行自动供给的过程中，能够有效的降低钻压产生的波动，从而在极大程度上提升钻井的质量，同时其在进行送钻的过程中也较为顺畅。

（2）石油钻机在实际的作业过程中，能够更好的提升钻井的质量，和以往技术相比较的话，其所拥有的机械钻速得到了较大的提升。

（3）自动送钻装置的作业效率在极大程度上得到了提升，除此以外，还在极大程度上延长了钻头的使用寿命，所以这就能够在极大程度上提升石油开采的经济效益，从而有效的降低石油开采的成本。

（4）就现阶段自动送钻装置来说，其技术已经较为成熟，已经能够代替司钻进行作业，该装置的使用在极大程度上改变了以往使用司钻作业时的弊端，有效的解放了劳动力，从而在极大程度上降低了司钻作业的作业强度。

（5）自动送钻装置在实际的运行中，能够更加稳定以及均匀的进行送钻钻进作业，从而不断地降低了作业的负荷，与此同时，在作业过程中还能够恒定钻进，从而有效的提升了钻头的使用寿命。

2 自动送钻技术在现阶段石油钻机中的应用状况

就现阶段的实际发展状况来看，石油行业的钻机都引进了高效的自动送钻装置，依靠调节刹车电磁阀的控制电流，对主滚筒的刹车装置进行控制，从而有效的实现自动送钻作业。而且自动送钻技术在实际的使用过程中，还具有较恒定的速度进行送钻，这种送钻模式能够将以往恒压钻井作业中出现的不稳定等问题进行解决，如果在实际的作业中遇到了较为松软的地层，设备仍旧可以保持在一个较为稳定的钻压中，这样也能够保障机械钻速处于一个较为稳定的状态。工作人员在实际的作业中，可以通过电位器以及触摸屏对机械钻速进行相应的设定，工作人员可以根据作业中遇到的不同的地质状况，设定最高机械转速，然后在此基础上有效的使用编码器，从而得到反馈的速度，这样工作人员就可以将反馈速度与设定速度进行对比，从而更好的进行游车下放速度的控制作业。

2.1 变频调速自动送钻技术

在对自动送钻技术进行研究的过程中，我们可以通过对盘式刹车自动送钻技术以及变频调速自动送钻技术进行分析以及讨论。其中变频调速自动送钻技术在实际的使用过程中，由于运行效果良好，适用性高，被越来越多的单位所采用，所以能源行业对钻井的技术以及质量提出了更高的要求，这也在极大程度上促进了电动钻机的发展，目前，我国油田在作业中所使用油田电动钻机出现了较多的类型以及配置，电动钻机的数量也越来越多，在众多的电动钻机中出现了一种较新的配置，那就是变频调速自动送钻。

变频调速自动送钻技术和其它类型的自动送钻技术并不一样，其在实际的建设以及作业过程中主要使用的是复合式送钻模式。就我国现阶段钻井的发展状况来说，不论是使用什么种类的自动送钻模式，其所使用的自动送钻方案都是相同的。在实际的发展中为了能够有效的提升钻机作业的安全性以及可靠性，一般情况下主刹车主要使用的是盘式刹车，但是在自动送钻系统的运行过程中，工作人员应该使用何种方式的电器制动模式，还需要进行很多的实验以及研究。因为钻机作业的主要作业场所一般都是远离城市的，所以其在实际的发展中所需要的动力主要是由柴油机发电机组供电的小电网组成的，工作人员都可以有效的实现有限的再生制动，所以在实际的发展中除了在工业大电网供电的情况下，工作人员还可以使用再生制动模式，但是在其他的发展情况中，工作人员并不能够使用再生制动模式。除此以外，因为钻机作业在实际使用的过程中具有一定的特殊性，所以在很多时候的作业过程中产生的有效形成都比较短，因此其产生的能耗比较少，运行起来较为方便、简单，从而有效降低了钻机作业的运行成本。与此同时该技术的制动速度和效果也比较好，所以就现阶段的油田开采工作来看，很多开采企业都会使能耗制动的电气制动模式进行作业。

2.2 盘式刹车自动送钻技术

就我国现阶段的发展来说，盘式刹车自动送钻技术在实际的运用过程中，主要是通过工作人员的行动进行实现的，盘式刹车自动送钻技术的工作原理主要是对钻机刹车力矩进行控制，以此来实现对机械钻井转速的有效控制和掌握。盘式刹车自动送钻技术在使用过程中，其整体运行的结束都可以进行自动化的控制，除此以外，也可以是工作人员对其进行有效的控制和操作。在钻井作业过程中，工作人员在使用该技术的过程中，可以对自动送钻过程中不同的自变量进行详细的计算，从而得出较为准确的平衡电流，这样就能够更好的进行作业，从而有效的提升整个油井的开发质量和效果。

3  自动送钻技术在石油钻机中的影响现状以及未来发展趋势

伴随着我国科学技术的不断发展以及进步，电子控制技术和控制元器件在现阶段的发展中得到了较大的更新和发展，也正是因此，所以我国现阶段刹车装置也得到了较快的发展以及改进。以往我国所使用的石油钻机主要是以自动送钻装置为主，但是现阶段石油开采中所使用的钻机已经是机电一体化的刹车式自动送钻装置了，将该装置和以往使用的自动送钻装置进行比较的话，我们能够明显的发现其在整体的结构上存在着较大的差异，机电一体化的刹车式自动送钻装置的整体结构要复杂很多，这也就使得装置的整体性能和作用有了较大的提升，这也是机电一体化的刹车式自动送钻装置在现阶段发展中具有的重要优势之一，但是因为该设备的发展时间并不是很长，所以其在实际的使用中仍旧具有较多的改进空间，比如该设备的控制精准度以及整体的操作性都需要较大的改进。

就我国现阶段众多的油田实际发展状况来看，很多油田在实际的作业中大都是使用盘刹式自动送钻装置进行作业，而伴随着时间的不断发展，我国钻机在各方面都得到了较大的提升，在这一过程中，也有很多油田也开始使用变频器作为设备的控制装置，从而产生了变频调整自动送钻系统，与此同时该系统也成为现阶段油田发展的主要产品之一，该系统在发展中具有较多的优点，比如：操作便利简单、方便、具有较为完善的保护功能、控制准确性大幅度提升、提示以及帮助信息较为详细、具有准确的自诊功能、人机界面较为友好等等，也正是因为这些优点的存在，所以我国油田在发展中开始大规模使用该系统。现阶段国内的油田在实际的发展中，我国所使用的配套的变频电驱动钻机，90%都是安装了变频调速自动送钻系统的，这样也在极大程度上提升了这些配套设备的运行效率和质量，而相关工作人员在实际的使用过程中，在已经安装了送钻系统钻机的基础上，还是用了自动送钻，特别是在较为特殊的地层下进行作业之后，会一同反馈到自动送钻中，这样就能够在极大程度上将机械钻速进行提升。除此以外，还能够有效的降低钻头的磨损状况，有效降低石油钻井过程中产生的成本，为我国是有的开采工作奠定坚实的基础。

4 结束语

通过上述内容我们能够知道：在现阶段的发展中，石油对我国经济发展和社会进步发挥着重要的作用，而在石油钻井作业中自动送钻技术发挥着重要的作用，而该技术在实际的发展中因为众多的优点被广泛的使用，在日后的发展中有效使用自动送钻技术能够更好的保障井下作业的安全性，提升作业的效率以及质量，对我国经济以及社会的发展有着重要的促进作用。

参考文献

[1] 王艳杰,颜伟,杨轶普. 浅谈石油钻机智能送钻技术[J]. 中国设备工程,2019(04):163-164.

[2] 张泽. 液压系统在石油钻机中的应用研究[J]. 化学工程与装备,2019(11):57-58.

[3] 史玉升，张嗣伟，樊启蕴，等. 钻机盘式刹车自动送钻微机控制方法的研究[J]. 石油矿场机械，1999（28）：37-41.

[4] 张晓军，王建才，戴克文，等. 交流变频电机自动送钻系统的原理和应用[J]. 石油矿场机械，2007（11）：60-64.

[5] 韩冰. 探讨石油钻机中自动送钻技术的发展现状及其应用[J]. 装备制造技术,2013(07):122-124.

[6] 朱江龙. 地质深孔电动顶驱钻进系统的研究与应用[D].中国地质大学(北京),2015.

[7] 刘登,陈元欣,马超. 浅析石油钻机中的新技术及应用[J]. 中国设备工程,2021(20):177-178.

       来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第11期  在线投稿  >>