隨著目前我國大量油田的開采，要求積極優化鉆機的使用方式。石油鉆機貓道自動化控制體系在目前很多油井開采過程中均得到了大量使用，本文對此進行了優化設計與案例分析。

　　1石油鉆機自動化貓道優化設計

　　1.1優化送鉆柱裝置構成

　　送鉆柱裝置的結構主要包括主動鏈輪總成、安全銷總成、小滑車、調節頂絲、液壓驅動馬達、被動鏈輪總成、傳送本體、鏈條、踢出機構等部分。管柱前進、后退工作主要是通過送鉆柱裝置實現的，在系統運行過程中，送鉆柱裝置中部V形槽中放置管柱，將安全銷放置在送鉆柱裝置傳送本體兩側位置處，以此使得管柱不會從V形槽中滾落。通過小滑車前后運動來實現管柱的移動工作。在拉桿的作用之下，連接鏈條與小滑車，在鏈輪轉動之下促進鏈條活動，以此來實現小滑車的運動[1]。

　　1.2設置技術參數

　　石油鉆機貓道自動化控制過程中設置13.5m運輸管柱最大長度，具有12～12.2m適應鉆臺面高度，具有��508mm(20″)運輸管柱最大直徑、55kW最大輸出功率、32880kg自重、-20～+50℃環境溫度，45kN最大工作負荷、120s單根運行周期、≤90%(+20℃)相對濕度要求[2]。

　　1.3工作原理

　　動力貓道具有6個部件，分別為支架、送鉆柱裝置、液壓系統、坡道、貓道底座、繩雙動絞車等。工作時，固定于坡道背面的繩雙動絞車能夠帶動鋼絲繩在坡道頂部位置滑動，從而促進送鉆柱裝置在坡道方向上運動，一直到送鉆柱裝置能夠運行至送鉆柱裝置，此時停止繩雙動絞車運行。利用送鉆柱裝置中的小滑車促進管柱前進，利用風動絞車或者頂驅等提取鉆柱，此時即完成管柱提升作業。液壓站能夠為小滑車與繩雙動絞車提供動力，通過液壓站控制系統、遙控系統即可完成整體動作過程。系統中，坡道的構成部分為滑輪總成、坡道本體、頂滾輪總成等。以鋼絲繩導繩輪作為坡道上部的雙滑輪，頂滾輪總成結構處于坡道本體上方位置，能夠促進送鉆柱裝置向上運動以及向下運動。貓道底座組成部分為排管架總成、托鏈槽、底座本體、傾斜機構、梯子等部件。C16型動力貓道如圖1所示。系統一共有前節、中節、后節等共六節管排架，能夠使用傾斜機構或者放置鉆具的方式使鉆具滾入貓道之中。送鉆柱裝置的構成部分為主動鏈輪總成、踢出機構、惰輪、傳送本體、鏈條、液壓驅動馬達、安全銷總成、被動鏈輪總成、小滑車、調節頂絲等部件。送鉆柱裝置能夠促進管柱前進與后退工作，可以在送鉆柱裝置中部V形槽之中放置管柱，并在兩側位置放置安全銷。避免V形槽中管柱滾出，利用小滑車前后運動完成管柱前進動作與后退動作。利用拉桿的作用連接鏈條與小滑車，運用鏈輪轉動來帶動鏈條，以此使得小滑車能夠正常前后運動。

　　1.4電氣控制系統

　　系統運行過程中要求設置相應的參數，設置75kW、380V/50Hz的2路動力電源，15A、220V/50Hz的控制電源。在控制系統管理過程中，要求充分堅持可靠、安全、高效的原則，結合西門子PLC無線控制技術中的相關要求，設置應急控制、無線遙控、司鉆集成控制等三種控制管理方式[3]。PLC控制器運行過程中一旦出現一些故障，在系統癱瘓的情況下，操作者可以利用本地應急操作臺檢查系統的實際運行情況，以此確保電氣元件更換過程中能夠正常運行。遠程無線遙控模式的建立能夠使系統在40m范圍內實現無線遙控與管理。在該系統運行過程中，建立了“一鍵式”自動化操作方式，具有較為連貫的動作，能夠實現精度較高的定位。司鉆集成控制模式運行過程中采用了以太網通信方式，建立了司鉆集成操控工作方式[4]。

　　1.5動力貓道操作步驟

　　動力貓道操作首先需要接鉆具。結合工作過程中的實際情況，在排管架左側放置鉆桿，施工現場工人有效控制管排架，一般放置在伸出位置處。在傾斜機構中滾入鉆桿;在伸出位置中放置操作安全銷以及操作外傾斜機構，要求鉆柱抬高應當比安全銷要高，貓道中部送鉆柱裝置中置入鉆柱。結合實際情況操作外傾斜機構，要求能夠符合工程開展的實際情況。操作繩雙動絞車，把拉動裝置送入鉆柱裝置之中。之后操作小滑車，有效連接鏈輪與小滑車，由此為小滑輪的運動提供動力，使得鉆柱能夠推送到鉆臺面上[5]。傾斜機構如圖2所示。工作人員使用鉆具，根據司鉆結合系統運行情況操作頂驅，同時將鉆桿向下放置，在V形槽中放置鉆桿。要求全部的鉆桿均進入V形槽之中，并與擋板較為靠近，完成之后將吊卡打開。同時，操作小滑車，要求鉆桿能夠完全而充分地進入V形槽之中。之后按照系統相關要求操作雙動絞車，并結合使用需求，按照一定的程度下放送鉆柱裝置，一直到和貓道處于同樣一道水平線之上。之后有效操作安全銷，使用完成之后將其收回。按照使用需求操作踢出機構，并結合使用需求，在V形槽中將鉆桿充分推出。之后管理并操作內傾斜機構，要求鉆桿一直能夠推到管排架位置之上，再將內傾斜結構有效復位。踢出機構如圖3所示。

　　2案例分析

　　本文選擇以某油井作為研究案例。該油井開采過程中采用了石油鉆機貓道自動化設計方式，油井井身結構相關情況如表1所示。該油井開采過程中，具有0.07～0.15g/cm3氣井鉆井液密度附加值，在具體的實鉆過程中可以結合實際情況進行調整。鉆進過程中運用了油基鉆井液體系，鉆進過程中盡量使用密度的下限值，由此提升井下施工的安全性。各井段密度設計如表2所示。本次鉆井過程中運用的是ZJ90DB-S鉆機，井下平均深度7000m，完鉆井深為7515m。要求將5-1/2″鉆桿調整至5″鉆桿之后再進行5開鉆作業，同時還需要新接入5″鉆桿5117.26m，作業進行過程中的常見數值見表3。

　　3結語

　　目前我國鉆井勘探技術逐漸得到發展，鉆井的機械化自動化操作水平顯著提升。在油井開展過程中，為了提升鉆井的工作安全性與工作效率，可以將動力貓道和鉆具自動排放裝置、鐵鉆工、鉆桿自動化處理裝置、氣動卡瓦等共同使用，在優化過程中應當優化送鉆柱裝置構成、設置技術參數、電氣控制系統、動力貓道操作步驟，提升我國石油鉆機的自動化操作水平。

　　參考文獻

　　[1]張浩璐.煤礦電氣自動化控制系統優化設計[J].能源與節能，2019(5)：170-171.

　　[2]田曉康，朱斌.發電機組一次調頻問題的優化設計及在線分析研究[J].自動化與儀器儀表，2019(4)：38-40.

　　[3]吳瑩.智能變電站低壓電網小電流接地故障自動選線系統優化設計[J].電子制作，2019(6)：40-41.

　　[4]朱丹，李磊.基于集群環境的多目標實時數據處理軟件結構優化設計研究[J].自動化技術與應用，2019(5)：58-61.

　　[5]王麗君.電氣控制系統研究價值及數控機床電氣控制系統優化設計[J].微型電腦應用，2019(6)：102-104.

　　《石油鉆機貓道自動化控制探討》來源：《自動化應用》，作者：丁亮 郝山波 劉心鋼