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

石油鉆機生產(chǎn)與智能控制系統(tǒng)探究

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

隨著人們對石油需求量的增多，以及現(xiàn)代石油開采工程的不斷深入，對相關(guān)機械設(shè)備的要求也越來越高。在石油開采生產(chǎn)中，離不開對石油鉆機的應(yīng)用，而進(jìn)一步提高石油鉆機的智能化水平是一項關(guān)鍵要務(wù)。本文通過研究石油鉆機生產(chǎn)的具體過程，提出在不同工作環(huán)境下應(yīng)用石油鉆機時引入學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。依據(jù)某地區(qū)首次操作判斷的實際過程，結(jié)合鉆井儀表數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，以提高石油鉆機的智能控制系統(tǒng)化程度，減輕人工工作強度。

石油鉆機；鉆機生產(chǎn)；智能控制系統(tǒng)

當(dāng)今時代，隨著科技的發(fā)展，石油鉆機的研發(fā)制造技術(shù)也越來越先進(jìn)，正不斷朝向高可靠性、高實用化及高性價比方向發(fā)展。不過，就現(xiàn)今實際情況來看，雖然智能控制系統(tǒng)已經(jīng)在石油鉆機生產(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)對外部環(huán)境的適應(yīng)性仍然較差，尚無法很好地滿足不同工作環(huán)境下石油鉆機的生產(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智能化發(fā)展道路上的瓶頸。本文主要針對石油鉆機生產(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 石油鉆機生產(chǎn)的現(xiàn)狀

目前，智能控制系統(tǒng)在石油鉆機生產(chǎn)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在盤剎送鉆及交流變頻小電機送鉆等方面，其原理是利用傳感器采集懸重等數(shù)據(jù)，通過計算取得最優(yōu)值，從而實現(xiàn)智能化控制。雖然，這使得石油鉆機的智能化程度得到了一定的提升，人工工作強度得到了一定的減輕，但從整體上而言仍舊不是很理想。這主要是因為現(xiàn)有程序多為出廠預(yù)設(shè)的，不能隨意更改，所以無法很好地滿足不同工作環(huán)境下石油鉆機的生產(chǎn)需求。在實際使用中也可以發(fā)現(xiàn)，因智能控制系統(tǒng)不夠完善所引起的頻繁報警、停鉆等現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，極大地影響了石油鉆機的正常運行。具體來說，分析石油鉆機生產(chǎn)的現(xiàn)狀問題，主要有以下兩點：一者，石油鉆機的工作環(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)致包括石油鉆機在內(nèi)的許多精密儀器都無法正常運行，同時又由于石油鉆機生產(chǎn)的特殊性，也無法提前有效地勘探開采環(huán)境；二者，石油鉆機的工作狀態(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，即使有的石油鉆機引入了模糊控制系統(tǒng)等，但受制于我國技術(shù)的發(fā)展水平，仍然無法從根本上解決這一問題。

2 石油鉆機當(dāng)前的智能控制模式

從現(xiàn)今情況來看，在我國大部分的石油鉆機生產(chǎn)中，都并未充分考慮到外界環(huán)境因素對石油鉆機智能控制系統(tǒng)運行的影響，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)事先的程序來完成各項工作。但是，一般這種程序都只是針對常規(guī)工作環(huán)境下石油鉆機的生產(chǎn)而進(jìn)行設(shè)定的，無法針對不同的地質(zhì)環(huán)境、氣候環(huán)境等進(jìn)行智能的切換和調(diào)整，因此對外界環(huán)境的適應(yīng)性較差，在實際應(yīng)用中很容易遇到“水土不服”的情況。以交流變頻小電機送鉆為例，其在現(xiàn)代石油開采中比較常用，原理是先采集電壓、電流、頻率等參數(shù)，然后計算出鉆壓、鉆速等的實際值與預(yù)設(shè)值間的誤差，之后由控制部門發(fā)出相應(yīng)的指令信號，對石油鉆機實現(xiàn)動態(tài)控制，使其以設(shè)定的參數(shù)自動進(jìn)行生產(chǎn)。雖然這是一種自動化的生產(chǎn)模式，但其缺點也是十分明顯的。由于程序是提早就設(shè)定好的，所以無法根據(jù)實際工作環(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，就會頻繁出現(xiàn)報警、停鉆等現(xiàn)象，從而極大地影響了石油鉆機的正常運行，降低了生產(chǎn)效率，也提高了維護(hù)維修成本。

3 提高石油鉆機的智能控制系統(tǒng)化程度的幾點對策

首先，在打井時劃分區(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)境變化所造成的問題；其次，打井前先鉆探井，對不同地層進(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)是一種模擬人類的控制調(diào)節(jié)機制的系統(tǒng)，其可以通過重復(fù)輸入信號來實現(xiàn)對系統(tǒng)的校正，以使系統(tǒng)能夠特定響應(yīng)特定的輸入，逐步獲得實際工作環(huán)境信息，并依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行評估、分類、決策及改善，最終實現(xiàn)智能控制系統(tǒng)化程度的特高。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)運行的具體步驟為：

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

4 結(jié)語

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

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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。