石油圈
結合軟件升級與機器學習，如今的手動鉆機正逐步向自動化發展。
編輯 | 大安
縱觀陸上鉆機的發展史，這些油氣行業的主力干將一直致力于將機械變得動力更強、功能更多、效率更高。機械性能優化與強大硬件解決了前兩項挑戰，這些改進使鉆機能力達到了最強。配備的“超規格”裝置有：1500馬力的絞車，額定懸重高達75萬磅的天車，7500psi的泥漿循環系統，以及多井批鉆的作業能力。新興的機械設計與復雜的軟件開發，將用于應對最后一項挑戰，使鉆機具有一定程度的自動、安全、可重復功能，這在以前可謂是聞所未聞。鉆機的手動功能正逐步移交給鉆機的應用程序，從接立柱到引擎性能最大化，所有作業將實現一鍵控制。
混合動力帶動
陸上鉆井公司Patterson UTI利用Cortex處理器、該公司的APEX鉆機操作系統，以及控制和/或監控從鉆井自動化到減振所有事務的一套應用程序。Genesis應用程序用于控制鉆機的發電機與環保型混合動力發動機。
Patterson UTI公司首席執行官Andy Hendricks在2019年9月Barclay能源電力領導人會議上表示：“Eco Cell公司正將我們的鉆機改造為混合動力鉆機。它是一組鋰電池，可以替代鉆機的整套發電機系統。當我們有多余電力時，它可以將之存儲起來。當然，這需要很多電池，而且井架的結構也很大。但是，經過一年多的測試，我們欣然發現該技術降低了燃料使用量并改善了廢物的排放。這是一種以混合動力運行鉆機的技術。我們可自主選擇何時用電池或柴油供電?！?/p>
過去十年，鉆機已走了很長一段的發展之路。手動作業已實現自動化。程序化作業得以簡化。如今，一些鉆機可以移動，越來越多的鉆機可共享組件，通過高速數據傳輸相互通信。所有這一切都驅使著油氣行業進入新紀元，到那時候，將由全自動機器人鉆井設備來執行非常規井的鉆井作業。盡管在技術與文化上仍然需要克服巨大的障礙，但未來在油田中使用無人設備，可能會像智能手機一樣普遍。
杜絕套管錯扣
在油田周期性的低谷期，作業者與服務公司之間的話題往往更多著重于降本增效，而不是尋找下一個重大技術突破。腳踏實地充分利用公司的資產，而不是投入大量資金以實現夢想。盡管，對某些人而言，美國陸上鉆機市場的疲軟是痛苦的，但對于另一些人而言，這可能成為鉆井設備革新的驅動力。近年來，鉆機變得更大、更快、更強大、更智能。如此一來，間接推動鉆機變得更安全、更經濟。
通過2017年對Tesco的收購，Nabors工業公司已使其管柱產品趨于成熟，包括在現有設備中添加功能與軟件套件，使客戶能夠以前所未有的方式操控該設備。Nabors以鉆機為畫布，以新技術為畫筆，避免手動操作，引入更安全、更簡化的作業，描繪出鉆機自動化的新篇章。重點是將套管驅動系統（CDS）進一步集成到井隊中。
Nabors公司的CDS集成冠軍Brad Riley表示：“我們堅信，我們正朝著完全自動化的方向邁進。每家大型鉆井承包商的目標都一致。我們都在追尋方法來增強產品線，為客戶提供更多服務，并通過自動化來減少人力。講真，在下套管期間，越多人距離轉盤越遠就越好。在美國本土，套管服務公司遭遇的很多傷害都是由管鉗造成。它有很多活動部件，很多夾持點。我們的愿景是，如果可能的話，永遠不要在Nabors鉆機上配備管鉗。我們開始著手從井口到生產管柱的全面整合，迄今為止，我們已經非常成功地完成了部分工作?！?/p>
CDS是一種液壓驅動工具。其閥組安裝在鉆機的頂驅上，與CDS的閥塊相匹配。鉆機的液壓系統直接插入該工具，使司鉆可以完全控制套管的上扣作業。Nabors公司與附屬公司Canrig合作開發出一款新型軟件系統，使司鉆僅需觸摸一個按鈕就可完成上扣作業。該按鈕可執行預設參數的錯扣檢驗流程，并可在軟件中進行設置。如果檢測出錯扣，則發送信號以停止上扣作業，然后起出管柱，檢查絲扣是否損壞。如果未檢測到錯扣，則繼續以預設速度進行上扣。當達到所需的上扣扭矩時，頂驅則會減慢上扣速度。這種自動化的另一個優勢是集成了自動灌漿功能，這是一種動態平衡管柱懸重的服務。
Riley解釋道：“當服務公司接管柱時，通常需要停四到五次，甚至更多。例如接下生產管柱時，灌漿需耗費30分鐘至1個小時，這樣才能增加管柱的重量。我們把這個過程集成到一鍵設置中，使客戶能夠隨時自動灌滿管柱。以設定的泵沖進行灌漿。當管柱下入至鉆臺以下時，就會停泵。當松開接扣工具，重新準備下一個接扣作業時，幾乎沒有流體流出工具，因此泥漿不會沾到整個鉆臺或其他任何地方上?！?/p>
迄今為止，Nabors公司已經在美國本土發布了新型CDS系統，并在61個鉆機上安裝了閥組。截至9月初，該承包商在23個鉆機上進行了集成式下套管作業：其中10個位于德克薩斯州西部的Permian盆地，兩個位于德克薩斯州南部和東部，幾個位于北達科他州，一個位于俄克拉荷馬州。美國本土的所有Nabors鉆機都可以進行CDS改造升級。
通常完成下套管作業需要6個人，該系統僅需3個人。作業時間與作業人數掛鉤，但自動灌漿功能節省了更多時間，通常多達2到3個小時。安裝時間也會更快。
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