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行业动态

我国钻井技术装备发展面临的挑战
发布时间:2022年06月11日

(一)工程场景与市场环境的接受程度较低

钻孔爆破破岩和小型机械挖掘在矿山井巷与地下工程建设中长时间占据主流位置,施工企业从经济性、效率性、可靠性等方面考虑,对新型大直径井筒钻井技术装备认知程度和接受程度较低,机械破岩钻井技术装备替代难度依然较大。大直径井筒穿越地层的复杂性和不确定性对大直径钻井提出了极高的安全性要求,钻井过程中的多系统集中控制和协同作业难度较高。目前钻井工程应用案例基数少,市场反馈支撑不足,不仅导致钻井技术装备开发的科研院所和企业参与度较低,同时阻碍了钻机技术装备功能和性能的优化提升,不利于技术与装备革新适应地下工程建设发展需求。

(二)大直径钻井技术装备产业链不完善

中国煤炭科工集团有限公司、中煤矿山建设集团有限责任公司、洛阳中信重工机械股份有限公司是我国最早从事机械钻井技术装备研究的单位。中国铁建重工集团股份有限公司、中铁工程装备集团有限公司、中交天和机械设备制造有限公司等企业在大直径钻井装备制造方面起步较晚,主要从研制隧道或巷道掘进机方面转型到研制井筒钻机装备,核心技术自主创新能力薄弱,较多集中在对国外已有装备的改造和升级。钻井装备整机的主轴承、液压件、电气控制组件等关键部件以及总体集成设计技术已经实现国产化,核心部件对外依赖度不断降低,但新材料、加工技术和工艺的产业链少、产业链短等因素导致相比国外企业依然存在差距。装备制造企业对凿井工艺及装备的工程适应性认知不足,钻井基础理论、技术、工艺以及装备的设计与研发更多停留在科研院所和高校层面,钻井技术装备产业链不完善成为推动钻井技术发展和制造装备性能提高的障碍。

(三)智能钻井技术装备处于初级阶段

智能化钻井是机械化和信息化建井到智慧化建井的过渡阶段。目前智能钻井相关基础理论薄弱,核心关键技术、智能装备制造能力等瓶颈尚未取得重大突破,现有机械破岩钻井技术装备更多还是对爆破破岩技术的替代以及对作业工人体力的延伸或替代。地层条件的复杂性、特殊性、多变性以及装备运行重复出现率较低的自主学习机会,极大制约了智能钻井装备深度学习、分析、决策系统的研发与运行可靠度,使得地层感知、钻井装备运行、井筒结构稳定等方面实现自主决策与智能防控困难重重。现有的钻井智能监控分析系统存在“重监测、轻控制”“管理强、技术弱” 等问题,“环境装备 – 仿真模拟 – 判识反馈”三元体系的智能分析决策成为现阶段智能化建井需要首先解决的难题。由于智能钻井处于发展的初级阶段,关键技术、核心装备、研发平台、学科专业、标准规范、人才梯队、示范工程等顶层设计与发展路径不完善,甚至有缺失。

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