世界钻井自动化的发展与展望(下)
——地面/井下集成钻井自动化稳步发展

[加入收藏][字号: ] [时间:2012-03-07  来源:石油与装备  关注度:0]
摘要: 知识经验的传承 限制自动化进程 在钻井作业中发挥自动化或机械化最大优势,仍有许多障碍,其中最大的障碍之一就是我们自己。 在上世纪90年代,许多第一代深水钻机建造期间,大部分厂家都对自动化设备没有经验,许多人在这方面...

    知识经验的传承
    限制自动化进程

    在钻井作业中发挥自动化或机械化最大优势,仍有许多障碍,其中最大的障碍之一就是我们自己。

    在上世纪90年代,许多第一代深水钻机建造期间,大部分厂家都对自动化设备没有经验,许多人在这方面都留下了痛苦的回忆,几乎每台钻机都是客户定制的,控制钻机所需的软件数量巨大,通常都要花两年的时间才能编制完成;装配到钻机上的设备几乎事先都没在现场使用过,且也没有进行过全方位的实验室试验,这就导致了大量的停机时间和维护困难;在钻机上所需要的人员不是设想的那样更少,而是需要更多且技能更好的人员参与操作;这就导致装有自动化设备的钻机效率还没有人工操作的钻机效率高。

    这类问题现在都已不存在了。相关技术已经成熟,相关人员已学会如何维护和修理复杂的设备,且供应商投入了更多的时间和精力在运抵现场之前对其设备进行检测,诸如闭环硬件(HIL)检测等技术也已被用于用控制装置的实际硬件来对软件进行检测。整体而言,当今的新型海洋钻机都已没有大的工作问题;同时,针对新设备,各公司都加强了对相关人员的事先培训,且在一台钻机上所学到的知识又可以应用到另一台钻机上,从而形成良性改进循环。现在的问题就是要稳步可靠的引入新设备,且要牢记,在首次引入新设备时总是会遇到一些相关问题。比如,马士基钻井公司初次应用其自升式钻井平台MÆRSK INNOVATOR时,其操作人员就缺乏经验和能力,而当这些人员积累了一定的经验以后,设备的工作效率便大为提升。而且,当该公司后来开始应用其姊妹钻机MÆRSK INSPIRER时,第一台钻机的操作经验便被传授操作人员,使他们能够应用已有的知识操作新钻机。但始终要记住一点,即使一位有经验的员工已经经过必要的培训,也一定要善于接受新知识和新技术,因为我们不可能在每个第一次都把事情做的百分之百正确。

    远程作业
    与无人钻机为时不远

    展望未来,一些正在浮现的新技术是很重要的,比如有线钻杆和单板电脑(SBC)等,无论如何,钻井工业都已真正开始探索钻机远程操作的可能性。如果能够从司钻控制室对钻台设备进行控制的话,那么从理论上说也应该能够从成百或上千英里以外对其进行控制。这一理论早在2004年就已得到了证实,当时国民油井M/D Totco公司和斯伦贝谢公司通过从英国的剑桥发送指令而在美国的德克萨斯州进行钻井,在钻井过程中应用了远程联接自动控制技术(DrillLink)将远程信号传送到钻机控制系统上。这种联接技术还被应用到墨西哥湾等地进行与地下旋转导向工具的通信以控制定向井的轨迹。

    自动化和远程作业使人们对未来充满了希望,然而,如果考虑到钻井工业界在这些技术上所投入的精力与财力,我们不禁要问,我们真的需要能够自主作业的独立钻机吗?这一点有可能实现吗?

    首先,专家们都认为离实现自主钻机已经很近了,目前只是还缺少一个关键要素,即标准化。无论是地下设备还是地面设备皆如此,都还缺少使供货商对所有操作实行标准化这一关键要素,当前也没有什么动力来推动钻井工业界对各种钻头及其它部件的不同尺寸和操作理念进行标准化,同时也没有一个“领头羊”向钻井工业推介用于钻井的“微软视窗”系统。

    其次,自动化的目标真的是要在钻机上投放更少的人员(或无人)吗?答案是否定的。机器只适合于某些类型的工作,主要是重复性工作以及人员所不能够做到的、需要一定精度或具有一定复杂性的工作。所以,当机器做这类工作时,并不意味着就能向钻机上派遣更少的人员,其目的是想使这些重复性工作简单化,以便使钻井人员能够集中于钻机上更为复杂的和更适合由人员来控制的一些变量。在某种情况下,定向钻井公司需要培训其钻井人员如何安装井下工具,以便使负责定向钻井的司钻能够在远程控制中心进行工作。类似这样的情况确实可以帮助钻井作业商,减少与人员旅行相关的费用并改善其钻井人员的安全性。

    最后,自动化并不是要求“要么全有要么全无”,根据钻井环境的不同,对不同的自动化程度有着许多不同的要求。自动化决不是最终目的,没有人仅仅是倾心于自动化,人们感兴趣的只是钻井过程的优化,而自动化只不过是工具之一。尽管我们最终能够实现无人钻机,但这决不是目标,而是要成功地改进钻井性能。事实上,完全自动钻机的概念——“按一下按钮,钻一口井”,对某些人来说是很有吸引力的,但对另外一些人来说则既没有吸引力又不现实。然而,无论人们的看法如何,石油天然气钻井正向无人自动化作业稳步发展。
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