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摘要：石油是重要的工业能源，是国民经济发展不可缺少的驱动力，在石油开采中应用自动化技术能够提升开采效率，减少开采过程中的浪费和对环境的破坏。从我国重工业起步到现在，经过国家的大力投入和科研人员的努力研究，我国的石油钻机自动化技术有了很大的突破。本文将从石油钻机自动化技术的应用展開阐述，并对该项技术未来的发展提供自己的建议。
关键词：石油开采;钻机;自动化技术
钻井在石油开采中有着重要的作用，石油钻机技术也在石油开采工业发展的过程中有了提高。在传统石油钻井工作中，许多环节的工作依靠人来完成，如钻柱的安装，石油开采还具有危险性，石油工人深入井底，如果井中冒出有毒的化学气体，石油工人的生命安全会受到威胁，而钻机自动化技术的应用能够减少体力工作，保证工人的安全，同时提升钻探的速度，这对提升石油开采速度有巨大帮助。
1我国石油钻机自动化技术现状
1.1变频传动和晶闸管整流传动技术得到广泛应用
得益于交流变频传动技术的发展，电力拖动技术已应用于国内大部分钻机，电动钻机具有频率快、操作简单等优点，国内钻机市场上大部分产品都是电动钻机。国内有自主研发出变频器的品牌，但是质量与西方老牌电子品牌生产的变频器有较大差别，国内公司认可度低。交流钻机的工作模式分多传动直流母线和单传动一对一，区分方式是直流母线处理方式的不同。多传动模式成本低、结构比较严密，在购人新钻机时可以将这两点优势纳入考虑范围，改造旧钻机时可以选择单传动模式，单传动模式有更好的兼容能力。
1.2电动钻机动力源形式多样
柴油发电的发电机组是电动钻机的主要电力来源，发电机组除了为顶驱供电也为钻井的工人的生活提供电力。目前已有一部分钻井使用了智能控制系统，智能控制系统能够同时控制多个发电机，并分析负载数据，同时能给各机组分配输出功率。智能控制系统还能对发电机组的硬件提供保护。国外的发电机组掌握了智能控制系统及其他技术的核心，国外品牌的发电机组占据了大部分市场，国内的大部分钻井都用的国外品牌的发电机组。然而在国内科研人员的努力下，国内自主研发的发电机组已投入使用，并且性能稳定，为油田发电带来了更高的效率。
除了靠柴油发电机组发电，电动钻机的动力来源还有工业电源，工业电源的电压与钻井用电电压不一致，解决方式是用变压器将工业用电的压力调至与钻井用电一致的压力，再进行接人。工业电网具有稳定和强度高的特点，接人工业电网能够减少柴油发电机组发电带来的污染，但是这种电力来源只限于靠近工业电网接口的钻进使用，并且会对地方用电产生负面影响。
1.3基于PLC的数字控制系统成为钻机控制核心
大部分钻机后台都只有一台控制器，为了应对意外情况，有的企业会在后台配备一台备用控制器，如果意外情况发生，操作人员可以使用第二台控制器，但是切换过程中如果速度不够快，设备可能会停止运行，这是控制系统中的一个缺陷。为了解决这一问题，已有企业研发出了新的控制器，这种新型控制器有两套处理器，当故障发生时，另一套处理器会自动启动，钻机的运行不会受到影响，这种新型控制器能为钻机的运行带来稳定性，成本也高于传统的控制器。
1.4电机直驱方式成为新兴传动技术
陆地石油开采范围广、开采点多，钻机也需要经常搬运，而采用电机直驱动方式的传动设备具有更加简单的结构，采用这种传动技术的钻机体积小，质量也更轻，对陆地石油开采来说是非常重要的技术。
2石油钻机自动化技术发展建议
2.1大力开发自动化工具
自动化技术和工具能够提高开采效率，降低开采成本和开采周期，也能更好地保证石油一线工人的安全，石油企业所获得的利润能够大大增加，国内石油企业和钻井公司都在积极地开发本国的自动化工具，目前已取得一些成绩，国内企业应保持已经取得的成绩并对现有的产品进行优化，使本土研发的产品更加适应本国的市场。自动化工具技术复杂，工艺难度高，开发出来后的大力生产需要成熟的工业流程，中国作为世界工厂，拥有世界上最全的工业体系，如果国内研发出自己的自动化工具，依靠国内的工业体系能够很陕大规模投入生产，因此，开发环节重中之重，企业需要加大投入力度，提高科研水平，研发新的产品，提升国产自动化设备的产品性能。
2.2加快集成控制技术开发
目前，钻机集成技术掌握在欧美发达国家的公司手里，国内自主研发的钻机无法做到信息和指令的共享，而国外的集成系统价格高昂，采用国外的系统不利于控制开采成本，而本土的系统自动化程度不够。无论从市场需求的角度还是从国家竞争的角度，国内的生产企业都必须加大研发集成控制系统的力度，早日研发出集成控制自动化钻机技术，提高我国的石油开采效率，减少外国技术和产品对市场的垄断。
2.3提高节能水平
钻机质量大，钻机的运行非常耗电，靠柴油发电消耗大，效率低，对环境也会有污染，研发节能技术能够保护石油开采地区的环境。靠近工业电网附近的石油开采区可以将工业电网连入石油开采工地，将以柴油驱动为主的发电模式转化为工业电网驱动为主;使用液力耦合器能够加快钻机的转动速度，石油开采效率能够提升。
2.4开发专家故障诊断系统，提升钻机后续增值服务
国内钻机生产企业想要占据更高的市场份额，除了要加快技术的研发、做好产品本身，还要提供与产品配套的服务，钻机结构复杂，一旦出现故障，牵扯的环节很多，尤其是采用了新技术的钻机，现场工作人员可能无法解决。钻机研发企业应利用网络技术为本公司生产的钻机配备故障诊断系统，这种系统能够收集故障发生时现场的数据，并对数据做出分析，数据会被传输给制造商，这种系统也能对钻机内的各个设备进行监控，能够及时识别使用寿命即将到终点的设备并发出警示信息。软服务是市场评价一款产品综合实力的重要指标之一，国外的很多钻井公司非常注重产品的后续服务，这样不仅能收集更多关于产品的使用信息，帮助优化新一代的产品，更能通过为客户提供好的服务将客户掌握在手中，提升公司的口碑。
2.5开发数字投影技术，加快石油工人对新技术的掌握
除了自动化技术本身，石油开采工人对自动化技术的掌握速度对自动化技术的发展也有一定影响，除了通过视频播放操作视频外，数字投影技术也在研发中，数字投影技术能够模拟真实的开采环境，帮助石油开采人员更好地体验实际操作设备的感觉。这种方式仿真程度高，成本低，对石油工人的培训具有良好的效果。
3结束语
随着科技的发展，我国的石油钻机自动化技术有了长足的发展，但是和国外市场相比，我国的石油钻机自动化技术起步晚、发展慢，拥有的自主研发产品和知识技术少，研发出的在性能等方面与国外产品差距大，我们应该正视差距，加快自主研发，学习外国先进技术，努力弥补不足，早日将国内石油开采技术提升到与国外先进国家同等的高度。我国石油储备丰富，开采前景广阔，市场发展不完备，钻机自动化技术的研发能够提高石油开采效率，促进市场的完善发展。
关键词：石油开采;钻机;自动化技术
钻井在石油开采中有着重要的作用，石油钻机技术也在石油开采工业发展的过程中有了提高。在传统石油钻井工作中，许多环节的工作依靠人来完成，如钻柱的安装，石油开采还具有危险性，石油工人深入井底，如果井中冒出有毒的化学气体，石油工人的生命安全会受到威胁，而钻机自动化技术的应用能够减少体力工作，保证工人的安全，同时提升钻探的速度，这对提升石油开采速度有巨大帮助。
1我国石油钻机自动化技术现状
1.1变频传动和晶闸管整流传动技术得到广泛应用
得益于交流变频传动技术的发展，电力拖动技术已应用于国内大部分钻机，电动钻机具有频率快、操作简单等优点，国内钻机市场上大部分产品都是电动钻机。国内有自主研发出变频器的品牌，但是质量与西方老牌电子品牌生产的变频器有较大差别，国内公司认可度低。交流钻机的工作模式分多传动直流母线和单传动一对一，区分方式是直流母线处理方式的不同。多传动模式成本低、结构比较严密，在购人新钻机时可以将这两点优势纳入考虑范围，改造旧钻机时可以选择单传动模式，单传动模式有更好的兼容能力。
1.2电动钻机动力源形式多样
柴油发电的发电机组是电动钻机的主要电力来源，发电机组除了为顶驱供电也为钻井的工人的生活提供电力。目前已有一部分钻井使用了智能控制系统，智能控制系统能够同时控制多个发电机，并分析负载数据，同时能给各机组分配输出功率。智能控制系统还能对发电机组的硬件提供保护。国外的发电机组掌握了智能控制系统及其他技术的核心，国外品牌的发电机组占据了大部分市场，国内的大部分钻井都用的国外品牌的发电机组。然而在国内科研人员的努力下，国内自主研发的发电机组已投入使用，并且性能稳定，为油田发电带来了更高的效率。
除了靠柴油发电机组发电，电动钻机的动力来源还有工业电源，工业电源的电压与钻井用电电压不一致，解决方式是用变压器将工业用电的压力调至与钻井用电一致的压力，再进行接人。工业电网具有稳定和强度高的特点，接人工业电网能够减少柴油发电机组发电带来的污染，但是这种电力来源只限于靠近工业电网接口的钻进使用，并且会对地方用电产生负面影响。
1.3基于PLC的数字控制系统成为钻机控制核心
大部分钻机后台都只有一台控制器，为了应对意外情况，有的企业会在后台配备一台备用控制器，如果意外情况发生，操作人员可以使用第二台控制器，但是切换过程中如果速度不够快，设备可能会停止运行，这是控制系统中的一个缺陷。为了解决这一问题，已有企业研发出了新的控制器，这种新型控制器有两套处理器，当故障发生时，另一套处理器会自动启动，钻机的运行不会受到影响，这种新型控制器能为钻机的运行带来稳定性，成本也高于传统的控制器。
1.4电机直驱方式成为新兴传动技术
陆地石油开采范围广、开采点多，钻机也需要经常搬运，而采用电机直驱动方式的传动设备具有更加简单的结构，采用这种传动技术的钻机体积小，质量也更轻，对陆地石油开采来说是非常重要的技术。
2石油钻机自动化技术发展建议
2.1大力开发自动化工具
自动化技术和工具能够提高开采效率，降低开采成本和开采周期，也能更好地保证石油一线工人的安全，石油企业所获得的利润能够大大增加，国内石油企业和钻井公司都在积极地开发本国的自动化工具，目前已取得一些成绩，国内企业应保持已经取得的成绩并对现有的产品进行优化，使本土研发的产品更加适应本国的市场。自动化工具技术复杂，工艺难度高，开发出来后的大力生产需要成熟的工业流程，中国作为世界工厂，拥有世界上最全的工业体系，如果国内研发出自己的自动化工具，依靠国内的工业体系能够很陕大规模投入生产，因此，开发环节重中之重，企业需要加大投入力度，提高科研水平，研发新的产品，提升国产自动化设备的产品性能。
2.2加快集成控制技术开发
目前，钻机集成技术掌握在欧美发达国家的公司手里，国内自主研发的钻机无法做到信息和指令的共享，而国外的集成系统价格高昂，采用国外的系统不利于控制开采成本，而本土的系统自动化程度不够。无论从市场需求的角度还是从国家竞争的角度，国内的生产企业都必须加大研发集成控制系统的力度，早日研发出集成控制自动化钻机技术，提高我国的石油开采效率，减少外国技术和产品对市场的垄断。
2.3提高节能水平
钻机质量大，钻机的运行非常耗电，靠柴油发电消耗大，效率低，对环境也会有污染，研发节能技术能够保护石油开采地区的环境。靠近工业电网附近的石油开采区可以将工业电网连入石油开采工地，将以柴油驱动为主的发电模式转化为工业电网驱动为主;使用液力耦合器能够加快钻机的转动速度，石油开采效率能够提升。
2.4开发专家故障诊断系统，提升钻机后续增值服务
国内钻机生产企业想要占据更高的市场份额，除了要加快技术的研发、做好产品本身，还要提供与产品配套的服务，钻机结构复杂，一旦出现故障，牵扯的环节很多，尤其是采用了新技术的钻机，现场工作人员可能无法解决。钻机研发企业应利用网络技术为本公司生产的钻机配备故障诊断系统，这种系统能够收集故障发生时现场的数据，并对数据做出分析，数据会被传输给制造商，这种系统也能对钻机内的各个设备进行监控，能够及时识别使用寿命即将到终点的设备并发出警示信息。软服务是市场评价一款产品综合实力的重要指标之一，国外的很多钻井公司非常注重产品的后续服务，这样不仅能收集更多关于产品的使用信息，帮助优化新一代的产品，更能通过为客户提供好的服务将客户掌握在手中，提升公司的口碑。
2.5开发数字投影技术，加快石油工人对新技术的掌握
除了自动化技术本身，石油开采工人对自动化技术的掌握速度对自动化技术的发展也有一定影响，除了通过视频播放操作视频外，数字投影技术也在研发中，数字投影技术能够模拟真实的开采环境，帮助石油开采人员更好地体验实际操作设备的感觉。这种方式仿真程度高，成本低，对石油工人的培训具有良好的效果。
3结束语
随着科技的发展，我国的石油钻机自动化技术有了长足的发展，但是和国外市场相比，我国的石油钻机自动化技术起步晚、发展慢，拥有的自主研发产品和知识技术少，研发出的在性能等方面与国外产品差距大，我们应该正视差距，加快自主研发，学习外国先进技术，努力弥补不足，早日将国内石油开采技术提升到与国外先进国家同等的高度。我国石油储备丰富，开采前景广阔，市场发展不完备，钻机自动化技术的研发能够提高石油开采效率，促进市场的完善发展。