摘要：自動化石油鉆機都是“機電儀計”一體的智能化、信息化、自動化鉆機，具有完善的性能，集先進性、可靠性、適應(yīng)性(惡劣環(huán)境與地質(zhì)條件)和經(jīng)濟性于一體。主要產(chǎn)品有：①德國Prostar-2000型自動化鉆機(鉆深7 000 m);②美國NSCO及Apache、Pool等公司生產(chǎn)的A10-32型等自動化鉆機(鉆深6100m);②英國S&R公司生產(chǎn)的RD-D型自動化鉆機(鉆深6100m);③挪威、法國等也研制了中深井用自動化鉆機;④我國寶石廠生產(chǎn)的ZJ70、ZJ90鉆機及廣漢生產(chǎn)的鉆機也都在向自動化鉆機進展。

　　關(guān)鍵詞：石油鉆井;自動化;技術(shù)

　　中圖分類號：TE249　文獻標(biāo)識碼：A　文章編號：1006-8937(2011)02-0048-01

　　由機械化和科學(xué)化鉆井階段發(fā)展到自動化鉆井階段的關(guān)鍵技術(shù)有六個方面，它們是鉆井重大革命的里程碑和標(biāo)志。

　　1　鉆機和裝備的智能化、自動化

　　①自動給進：1935年Westing house公司第一個自動送鉆專利，20世紀(jì)40年代氣動送鉆控制，1955年有了第一個液壓動力水龍頭和水力卷揚機;②剎車系統(tǒng)：離合片，比例控制電磁剎車等;③井口鐵鉆工“三吊一卡”機械化;④井口一二層臺的井架機械手：起下立根拉入/推出一扣，摘;⑤循環(huán)系統(tǒng)一固控系統(tǒng)：全自動監(jiān)控密閉循環(huán)一凈化系統(tǒng);⑥井控一防噴及應(yīng)急系統(tǒng)：井口裝置、防噴器組、電液井控、節(jié)流管匯系統(tǒng);⑦頂驅(qū)系統(tǒng)：20世紀(jì)70年代Brown公司開發(fā)了電驅(qū)水龍頭，現(xiàn)在以美Varco公司生產(chǎn)的TDS系列為最好;⑧信息與數(shù)據(jù)采集、處理、決策、貯存、傳輸、通訊、管理等功能的軟硬件裝備;⑨海洋：半潛式/浮式鉆井平臺及其專用裝備;⑩鉆具、管具、鉆頭等的相應(yīng)進展。

　　2　隨鉆測量與地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

　　①1979年首次應(yīng)用了MWD。MWD是把鉆后有線測量及傳輸井下參數(shù)的方法改變?yōu)殡S鉆無線測量及傳輸?shù)姆椒ǎS鉆測量是一個重大進步。無線傳輸方法主要有泥漿脈沖法和電磁波法。但它們目前仍有很多缺點：傳輸參數(shù)數(shù)目少、傳輸速率低、傳輸距離小以及循環(huán)流體性能受限等。②從20世紀(jì)90年代中期起，相繼研發(fā)應(yīng)用了LWD、PWD、IWD、NRWD等，形成了隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向鉆井和隨鉆工程服務(wù)技術(shù)，適應(yīng)了復(fù)雜地質(zhì)與環(huán)境條件下鉆復(fù)雜結(jié)構(gòu)井、特殊工藝井實時處理井下復(fù)雜情況和不確定性難題，以及實時控制三維井身軌跡入窗中靶等高難技術(shù)的要求。而SWD還能探測鉆頭前方地層參數(shù)，起到了“車前燈、探照燈”作用。

　　3　旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井與隨鉆測控制傳貯技術(shù)

　　1990～1995年德國首先研究和成功應(yīng)用了世界上第一個自動垂直旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)(vDS)。90年代中期，斯倫貝謝(slh)等多家大公司先后研究成功了PD等系列RST/RSS。RSS是人類繼實現(xiàn)空間和水域制導(dǎo)技術(shù)之后的又一個重要里程碑”。21世紀(jì)國際上又提出了“PV”等鉆垂直井工具。RSS還成功地應(yīng)用于小尺寸油管(98.4～114mm)的過油管側(cè)鉆和套管鉆進。

　　4　電子/智能鉆柱技術(shù)

　　美國Grant公司研制的智能鉆桿用銅導(dǎo)線輸送電能，可以根據(jù)井下硬件用電量大小的要求來確定輸電功率的大小。智能鉆柱的數(shù)據(jù)傳輸速率可達104 bDs、105 bps和106 bps，最大已達1.56*106 bps。智能油管用光纖為主。智能鉆柱系統(tǒng)在井下采用分布式傳感器短節(jié)，將微處理器分別安裝在傳感器內(nèi)部，然后通過耦合元件將微處理器信號耦合到電力線上，從而傳輸?shù)降孛鎮(zhèn)鞲衅鳌Ｔ撓到y(tǒng)采用傳輸直流電，如井下硬件需用交流電，可在井下硬件上增設(shè)逆變器DC/AC。

　　5　最優(yōu)化鉆井與智能sOD集成技術(shù)

　　這套工作可以概括為“模型一測值一指令”的實時閉環(huán)鉆進系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

　　6　信息、網(wǎng)絡(luò)與遠程自動化鉆井

　　信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)是自動化鉆井的重要組成部分。2004，11，19 Slb與M/D Totco合作自劍橋Slb研究中心(sCR)在網(wǎng)上發(fā)送變泵排量的遙控指令達8000 km遠程遙控著橫跨大西洋的德州Cameron試驗中心的鉆機成功地執(zhí)行命令，第一次實現(xiàn)了遠程自動化鉆井作業(yè)。總之，人類在進入21世紀(jì)時，石油鉆井系統(tǒng)正由機械化和科學(xué)化鉆井階段向半自動化再到自動化鉆井階段進展，這是發(fā)展大趨勢。