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让机器人助你完成钻井操作

让机器人助你完成钻井操作

RDS推出全自动钻井系统,利用机器人实现无人化钻台操作,让钻井作业更安全更高效。

来自 | RDS
编译 | 王彤彤

自动化钻井系统AS开发了一项颠覆性的钻台技术,利用机器人技术实现完全的无人化钻台操作。该系统可在管甲板和钻台上应用,也可用于装卸钻杆和钻具,适用于陆地和海上一切钻井设备新建和改装。

自动控制系统可以确保各种电动钻台机器之间无缝、快速和精确的运作。其优点是钻井作业更快速,由于无人操作而安全性更高,以及安装、维护和运行成本更低。

目前钻井行业探讨的越来越多的问题就是要使勘探和生产成本降低到与当下原油价格相适应的水平,其中数字化将是关键推动力。然而,为了引入数字化,行业内必须研发合适的工具。仅依靠传统的半自动式的液压设备以及繁重的人力操作,实现数字化是很困难的。基于RDS,我们认为精密、灵活并且易于集成的电动机器人是不二之选。

当在钻台上使用来自RDS的这一全自动系统时,机器人执行指定工作任务快速、无缝、稳定,并且解放了人力,提高了作业效率和安全性。

技术说明

RDS正在研发一种全自动的电动钻台系统,使钻杆和钻具操作快速、无缝,并且实现无人化。为了达到这一目标,必须实现三大创新点:

(1)具备一系列电动钻台机器,如可代替钻工的电动机器、电动钻杆装卸装置,以进行精确的操作。

(2)具备动态机器人控制系统,以进行灵活的操作。

(3)具备钻台机器人以取代人力操作。

让机器人助你完成钻井操作

该系统可用于新建钻井架或改装现有钻井架。为了实现钻井系统的无缝作业,保证其具备良好的移动控制能力,RDS已经用新一代的电机或机器人取代了传统的液压钻机,另外这一电动系统更易安装、集成在钻井架上。随着标准电动马达和齿轮的应用,电动机器人有望更加可靠,而且其能源消耗也将显著降低。

在机器人控制方面,为了保证机器人之间完美合作,并且保证钻井程序在突然需要修改时毫不费力的重新编程,建立新的软件平台是必不可少的。操作人员可以对机器下达更高级的指令,他们命令机器人要去做什么(例如,“接立根”),而不用告诉机器人要怎么做。机器人一边工作一边自己编程,并且通过内嵌的防碰系统实现与其他机器(或机器人)的共同作业。这一控制系统支持机器人自主作业,如果有特殊要求,还支持半自动或者遥控作业。这改变了钻井工的工作方式,因此他们可以着眼于那些重要的钻井任务,而非仅仅盯着钻杆和钻具装卸。

作业人员和钻井承包商高度重视的问题是有效降低人员在钻台上的作业风险。即便在高规格钻井架上,目前也只有钻杆的装卸是半自动化的,可以解放钻工的双手。一旦涉及其他类型的管道,如BHA、套管、钻具和接头的装卸,就需要人工操作,需要人工更换装卸设备,这既繁重又耗时。而钻台机器人的承重能力可达1500kg,因此运用此类机器人装卸提升接头或者安全卡瓦之类时,将会快速又安全。

优点

与常规设备相比,在引入无缝、性能稳定的自动钻台系统后,许多关键的钻台操作将有望更快速的完成,这包括:

(1)起下钻(之前研究表明卡瓦拆卸时间小于1分钟)

(2)BHA MU / BO和其他钻具的组合

(3)套管,油管,衬管和滤清器装卸

(4)完井设备装卸

(5)P&A作业,钻杆提升或放下

让机器人助你完成钻井操作

之前的若干研究表明,此项技术每年可将每个钻井架装配时间缩短多达40天(当然这还取决于关键作业时间是多少天),其中包括非生产时间。同时,它还将节省数千项人力操作。

除了节省装配时间外,这一全自动系统还具备其他优势,例如停机时间短、安装快速、噪音低、耗能低和CO2排放少等。

RDS的这一自动钻台系统已经进入了车间测试阶段,包括对机器之间、机器人之间和机器与机器人之间的无缝协作的测试。

放眼整个工业领域,将机器人应用于制造环节中已有几十年之久,而石油和天然气行业在这一点上还是非常保守的,不过近几年的低油价促进了油气行业的自动化与智能化发展。

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