石油圈
隸屬德克薩斯農工大學團隊的8英尺長的褐紅色鉆機開始降低它的鉆頭直至試驗巖石的表面。
通過負載、旋轉和震動傳感器的指引，絞車在很小推力的作用下將頂部驅動裝置緩慢向下移動，直至鉆頭接觸到底部。當鉆頭到達指定位置后，只需要推動一個單獨的按鈕，鉆機便開始工作了，這個過程完全不需要工作人員的指導。
農工大學是SPE鉆井系統自動化技術部（DSATS）舉辦的第一屆鉆井大賽入圍的四組代表隊之一。第二階段的比賽要求各團隊的大學生在秋季時提交自動化鉆井計劃。四組入圍團隊需要建造鉆機并對其進行測試，第二年春季時在他們各自的學校進行評判。
▲德克薩斯農工大學
鉆機工作一個半小時之后，大賽觀察者已經逐漸習慣了這種電力工具的嗡嗡聲，剛開始它聽起來像手提鉆的聲音。一位大賽組織者Fred Florence 在嘈雜的聲音中問農機大學的學生，“這是由什么引起的？”
該團隊成員緊緊盯著電腦屏幕輸出的數據并根據數據迅速作出反應，沒有絲毫不安慌亂的感覺。為了準備這次比賽，成員們熬了無數個長夜，在過去一年的精心研究準備之后，大賽規則不允許他們再進行任何人工修正。
水慢慢從鉆柱的各個孔眼中流出來。鉆頭已經深入到了夾在1英尺厚砂巖層中的2英寸花崗巖里。幾分鐘之后，頂部驅動裝置下面的鉆桿被扭斷，隨之立即關閉了啟動裝置。
同樣其他三組的鉆桿也都被花崗巖層折斷了。之所以把花崗巖安置在砂巖層中，就是為了測試鉆桿的性能能否在沒有人工指導下的環境下應對突發狀況。
施加在鉆頭上的重量和旋轉速度需要根據團隊計算程序而自動增加或者減小，從而在鉆遇堅硬地層過程中能夠保持適當的鉆進速度。
Florence說“恒定的轉速和恒定的重量都會損害鉆頭，在某些特殊條件下，井底組件會變得非常不穩定。但是你可以及時調整施加鉆頭上的重量或者旋轉速度來讓井底組件再次達到穩定狀態”。
設計一種能夠動態調整的自動化鉆井系統不僅需要石油工程知識，還需要其他學科知識作為支撐。
農工大學研究生團隊由Narendra Vishnumolakala領導，他掌握儀器和電氣工程方面的知識并且正在攻讀石油工程碩士學位。他的團隊成員包括電子計算機工程專業學生Prudhvi Maddineni、石油工程專業學生Seounghyun Rho（熟悉土木工程方面）、石油工程專業學生John Kim。
由于團隊成員掌握各學科的知識，所以該團隊能夠自己制作一些傳感器來節約成本，比如他們制作的光學轉速計，能夠測量鉆井過程中鉆桿的旋轉速度。比賽規則允許團隊花費15000美元，這個團隊在建造他們的鉆機時就已經花了約12000美元。
盡管每個團隊都制作出了能夠運行的鉆機，但是沒有一個能夠鉆穿花崗巖層。據Florence所說，裁判們預料到了鉆遇花崗巖層時會出現問題。農工大學的鉆機可以鉆進大約一半左右。
學生們需要克服的另一個問題是需要使用直徑為3/8寸、壁厚為0.016寸的鉆桿。在之前的調查報告里，Vishnumolakala表示其團隊成員認為DSATS應該提供更為堅固的管子。當鉆機進入運行之后，鉆桿這個薄弱環節強迫他們必須重新審視原來的策略。
他說，“根據測試結果，我們對設計和程序做出了相應的調整，經過一些像折斷了管子之類的測試以后，最終我們找到了一套合適的工作參數，這些參數就是我們測試那天所使用的?！?/p>
當鉆桿遇到花崗巖層時，這個團隊通過降低了施加在鉆頭上的重量并增加旋轉速度來調整他們的鉆進方法。重量大可能會有幫助，但是與此同時鉆桿會變得更脆弱，所以農工大學團隊設計的重量不超過50磅。
不幸的是，鉆進速度的增加引起了鉆柱破壞性的共振。Florence說，“大幅度的橫向振動致使套管疲勞損壞，學生們第一次觀察到是在底部驅動裝置下方套管分開時。當我們聽到不正常的聲音時，通常會懷疑鉆桿底部扭斷，但是由于套管位于我們所建造的工具結合處，對缺乏經驗的學生來說這并不是很容易判斷?！?/span>
Vishnumolakala認為套管損壞是由加速度產生的不準確振動造成的。由于這個團隊無法把傳感器直接安裝在鉆桿上，所以導致了不準確的讀數。
然而為了贏得比賽，隊員們并沒有被要求建造一個最完美的鉆機。計分規則里明確表示“所學課程”名目，這也被納入評委評分中。在所有的馬達聲停止和評委審查結果之后，Florence對農工大學的學生說，“請大家記住，鉆桿失敗了，但是我們沒有失敗?！?/span>
最終評委裁定，俄克拉何馬大學團隊獲得第一名，因為它的鉆機比其他組的運轉更好一些，另外他們的控制模型證明了他們對鉆井所遇到的問題有更好的認識。當然為了鉆桿更加堅固，他們也對其加壓來防止鉆桿彎曲。
未來的比賽DSATS將引入了新的挑戰，比如定向鉆井和鉆柱傳感器的應用，所以今后比賽中將會出現更多的困難。Florence說，“明年的比賽地層是不平行的，還會有傾角，這將給打直井帶來挑戰?！北敬伪荣愔械你@井設計還可以在以后的比賽中再次提交，所以如果這些參賽者參加今后的比賽，他們將從今天的實踐中獲益良多。
Florence希望將來的某一天這些競賽的研究成果能給自動化鉆井方面帶來技術上的突破。他還說，“我想讓這些學生教會人們新的鉆井方式”。
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