Thiết bị khoan và khai thác thông minh đang chuyển đổi hoạt động mỏ dầu như thế nào

Thiết bị khoan và khai thác thông minh đang thay đổi hoạt động mỏ dầu như thế nào

Trong quá khứ, công nhân khoan dầu thường gắn liền với điều kiện "bẩn thỉu, mệt mỏi và nguy hiểm" – sử dụng cờ lê lớn và đẩy ống khoan dưới ánh nắng gay gắt, phủ đầy dầu và bụi. Ngày nay, với sự chấp nhận nhanh chóng các thiết bị khoan và khai thác thông minh, hình ảnh truyền thống đó đang được viết lại một cách cơ bản.

1. Từ "Sức mạnh cơ bắp" đến "Sức mạnh trí tuệ": Một sự thay đổi cơ bản trong mô hình hoạt động

Thay đổi sâu sắc nhất do thiết bị khoan và khai thác thông minh mang lại là sự chuyển đổi từ hoạt động khoan dựa trên kinh nghiệm sang hoạt động khoan dựa trên dữ liệu.

Vào tháng 5 năm 2025, Hệ thống khoan thông minh "Trường Long" phiên bản 1.0 do CNPC Greatwall Drilling tự phát triển đã chính thức đi vào hoạt động tại một địa điểm khai thác dầu đá phiến ở mỏ dầu Liêu Hà. Đây là hệ thống khoan thông minh đầu tiên của Trung Quốc có quyền sở hữu trí tuệ hoàn toàn độc lập. Tích hợp giàn khoan thông minh, địa điểm giếng khoan thông minh và nền tảng ra quyết định thông minh, hệ thống này lần đầu tiên ở Trung Quốc đạt được khả năng kiểm soát tự động vòng kín cho toàn bộ quá trình khoan. Thông qua trao đổi dữ liệu thời gian thực giữa mạng lưới cảm biến dưới lòng đất và các nền tảng thông minh trên mặt đất, hệ thống tự động thực hiện các hoạt động quan trọng như thu thập thông số địa chất, tối ưu hóa quỹ đạo khoan và giám sát trạng thái thiết bị.

Khả năng xử lý dữ liệu của hệ thống rất ấn tượng –nó tự động thu thập 150 bộ dữ liệu điều kiện làm việc dưới lòng đất và trên mặt đất mỗi giây và tối ưu hóa các thông số khoan lặp đi lặp lại sau mỗi 5 giây. Ba khu vực hoạt động chính – sàn giàn khoan, giá đỡ ống và khu vực chuẩn bị – đều có thể hoạt động không người lái. Như một công nhân khoan đã nói: "Ngành của chúng ta cuối cùng đã thoát khỏi nhãn mác cũ là 'bẩn thỉu, mệt mỏi và nguy hiểm'. Chúng ta thực sự đã chuyển từ sử dụng sức mạnh cơ bắp sang sử dụng sức mạnh trí tuệ."

Vào tháng 7 năm 2026, hệ thống khoan thông minh "Tần Năng · IDOS" của CNPC Chuanqing Drilling đã được triển khai thành công tại Tứ Xuyên. Đây là hệ thống khoan thông minh hoàn toàn tự chủ đầu tiên của Trung Quốc. Thông qua nâng cấp "thay thế não", hệ thống đã trang bị lại cho 12 giàn khoan thông thường. Công nhân khoan giờ đây chỉ cần chạm vào màn hình, và giàn khoan sẽ tự động thực hiện các hoạt động khoan – một quy trình trước đây mất hàng chục phút thử và sai để tìm ra thông số tối ưu giờ chỉ mất năm hoặc sáu phút, với tốc độ khoan tăng tới 20%.

2. Từ "Lao động chân tay" đến "Thao tác một chạm": Tăng hiệu quả theo cấp số nhân

Thay đổi dễ nhận thấy nhất từ thiết bị khoan và khai thác thông minh là sự gia tăng đáng kể về hiệu quả hoạt động.

Lấy ví dụ về hoạt động cốt lõi là đưa ống vào/ra. Trong các hoạt động thông thường, việc đưa ống đòi hỏi sự phối hợp chuyên sâu, cường độ cao của nhiều công nhân và tốn thời gian. Chức năng "đưa ống một chạm" của các hệ thống thông minh đã hoàn toàn thay đổi điều này. Hệ thống "Trường Long" cải thiện hiệu quả đưa ống khoan vào trong ống chống lên 66% và giảm lao động chân tay nặng nhọc xuống 95%. Hệ thống "Tần Năng · IDOS" tăng số lượng ống khoan được đưa vào mỗi lần chạy từ 15-18 lên 19-21, cải thiện hiệu quả tổng thể lên 20%, với các giếng thử nghiệm lập kỷ lục mới về chu kỳ hoạt động ngắn nhất trong các khối của chúng.

Hệ thống điều khiển giàn khoan thông minh iROS do Baoshi Machinery tự phát triển cũng đã mang lại kết quả ấn tượng. Tại nền tảng LK5 ở phía bắc Thiểm Tây, mỏ dầu Trường Khánh, giàn khoan được nâng cấp thông minh đã đạt được khả năng đưa ống một chạm, không người lái – ngay khi lệnh được đưa ra, cánh tay máy đã gắp chính xác ống khoan, thiết bị làm chặt ống tự động kết nối, và khối di động hạ xuống chính xác và êm ái. Một bộ đầy đủ các nhiệm vụ cường độ cao trước đây đòi hỏi sự chú ý thủ công chuyên sâu toàn thời gian đã được hoàn thành tự động trong một vòng kín mà không có sự can thiệp của con người. Đồng thời, hiệu quả đưa ống vào tăng hơn 10%.

Trong lĩnh vực siêu sâu, thiết bị thông minh cũng đã vượt trội. Giàn khoan tự động siêu sâu 12.000 mét đầu tiên trên thế giới, được hỗ trợ bởi hệ thống điều khiển hỗ trợ AI, đã giúp giếng Shendi Take-1 hoàn thành thành công việc khoan ở độ sâu 10.910 mét, trở thành giếng thẳng đứng sâu nhất châu Á. Các thuật toán AI đã phân tích mô-men xoắn, tốc độ quay, lớp địa chất và các thông số khác trong thời gian thực, điều chỉnh động quỹ đạo của mũi khoan thông qua mô hình địa chất 3D, cải thiện hiệu quả khoan lên 30% và kiểm soát sai số quỹ đạo giếng khoan trong vòng 5 cm.

3. Từ "Tiếp xúc rủi ro cao" đến "Giám sát từ xa": Nâng cấp toàn diện về an toàn

An toàn là ưu tiên vĩnh cửu trong hoạt động mỏ dầu, và thiết bị khoan và khai thác thông minh đang xây dựng một tuyến phòng thủ mới.

Trong khoan truyền thống, công nhân phải tiếp xúc với môi trường rủi ro cao trong thời gian dài. Việc áp dụng các hệ thống thông minh giảm 95% sự tiếp xúc của nhân viên trong các khu vực rủi ro cao. Công nhân khoan không còn cần phải vận hành trực tiếp trên sàn giàn khoan; thay vào đó, họ chỉ cần chạm vào màn hình trong phòng điều khiển để hoàn thành các thao tác xử lý ống và kết nối. Công nhân khoan đã phát triển từ "người vận hành" thành "người giám sát".

Khả năng an toàn và kiểm soát rủi ro của các hệ thống thông minh cũng ấn tượng không kém. Hệ thống "Tần Năng · IDOS" có chức năng doa thông minh – ngay khi mũi khoan tiếp cận vùng có nguy cơ kẹt, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh mô-men xoắn và ma sát trong mili giây, kiểm soát ổn định rủi ro. Nút "đóng giếng một chạm" trên bảng điều khiển của công nhân khoan, khi được kích hoạt, sẽ cung cấp cảnh báo trong giây lát và tự động thực hiện quy trình đóng giếng.

Giàn khoan thông minh không người lái đầu tiên của Trung Quốc hoạt động trong các tầng địa chất phức tạp ở khối Vệ Đông, tích lũy gần 934 giờ khoan thông minh, với tổng chiều dài khoan hơn 7.633 mét và tỷ lệ sử dụng khoan thông minh lên tới 96%. Đối mặt với các tầng địa chất dễ sập và khó kiểm soát quỹ đạo giếng khoan, giàn khoan đã tránh thành công rủi ro kẹt bằng cách kiểm soát chính xác mô-men xoắn và thông số, đồng thời tự động sửa quỹ đạo. Giàn khoan cũng hoàn thành 13 lần đóng giếng một chạm bao gồm bốn loại điều kiện hoạt động.

Yu Jiansheng, Tổng Giám đốc Bộ phận Thông tin Khoa học và Công nghệ tại Chuanqing Drilling, đã ví hệ thống khoan thông minh như "lái xe tự động L2 đến L3 cho ô tô" – các hoạt động thông thường chạy tự động, trong khi các tình huống bất thường yêu cầu sự can thiệp thủ công, giải phóng năng suất đồng thời duy trì an toàn.

4. Từ "Lao động phổ thông" đến "Chuyên gia": Tối ưu hóa cơ cấu nguồn nhân lực

Thiết bị khoan và khai thác thông minh không chỉ thay đổi phương thức hoạt động mà còn định hình lại sâu sắc điều kiện làm việc và triển vọng nghề nghiệp của nhân viên khoan.

Tại trung tâm chỉ huy kỹ thuật số-thông minh cho các địa điểm khoan và hoàn thiện của Chuanqing Drilling, nhân viên vận hành Xu Bowen giám sát mức chất lỏng trong bể tuần hoàn trên màn hình. "Trước đây, tôi phải ngồi cạnh bể – mồ hôi nhễ nhại vào mùa hè, lạnh cóng vào mùa đông. Bây giờ tôi làm việc từ xa chỉ bằng một cú nhấp chuột, và quần áo của tôi sạch sẽ cả tuần." Từ điều kiện khắc nghiệt ngoài trời đến môi trường trong nhà thoải mái, những người lao động "phổ thông" trên giàn khoan thực sự đã trở thành những chuyên gia "trí thức".

Thông qua việc tích hợp vai trò được kích hoạt bởi các hệ thống thông minh, các vị trí như kỹ sư bùn, quản lý kinh tế và nhân viên hậu cần đã được đào tạo lại và phân công lại cho các vai trò mới như tuần tra thiết bị và giám sát từ xa. "Dự án 332" của Chuanqing Drilling đặt mục tiêu rõ ràng là "giảm 30% nhân sự mỗi giếng khoan và tăng 20% tốc độ khoan mỗi giếng."

Công nhân khoan đã chuyển đổi từ "lao động chân tay" sang "chuyên môn kỹ thuật". Như công nhân khoan Wang Zhiqiang đã nói: "Khoan thông minh thực sự cho phép máy móc làm việc trong khi con người giám sát. Tôi chỉ cần theo dõi màn hình và quan sát tình trạng thiết bị – không còn các thao tác thủ công vất vả nữa. Áp lực công việc thấp hơn nhiều, và các hoạt động có tính tiêu chuẩn hóa và ổn định hơn."

5. Từ "Thay thế mới" đến "Nâng cấp đội tàu hiện có": Làm cho trí tuệ trở nên dễ tiếp cận

Sự chuyển đổi do thiết bị khoan và khai thác thông minh thúc đẩy không chỉ giới hạn ở các giàn khoan hoàn toàn mới; nó còn mang lại lợi ích cho một số lượng lớn các giàn khoan cũ hiện có.

Baoshi Machinery đã thiết kế các giải pháp nâng cấp thông minh tùy chỉnh cho bốn giàn khoan cũ tại mỏ dầu Trường Khánh, trang bị cho chúng hệ thống điều khiển giàn khoan iROS hoàn toàn tự phát triển. "Bộ não" thông minh sản xuất trong nước này tích hợp các chức năng cốt lõi như nhận dạng trạng thái tự động, đưa ống một chạm và điều khiển có giám sát của công nhân khoan, phá vỡ thành công sự độc quyền công nghệ nước ngoài tồn tại từ lâu.

Mô hình "nâng cấp đội tàu hiện có" này có ý nghĩa rất lớn – nó không chỉ hồi sinh các nguồn lực giàn khoan hiện có trong các mỏ dầu và giải quyết hiệu quả các thách thức sản xuất ở tuyến đầu, mà còn giảm đáng kể rào cản chi phí cho việc chuyển đổi thông minh. Theo kế hoạch, chỉ riêng từ năm 2026 đến 2027, Chuanqing Drilling sẽ hoàn thành nâng cấp thông minh cho 30 giàn khoan, dần dần hiện thực hóa trí tuệ toàn chuỗi.

Từ các giếng siêu sâu 10.000 mét đến các mỏ dầu ngoài khơi, từ vùng cực đến vùng đất sa mạc sâu thẳm, thiết bị khoan và khai thác thông minh đang định hình lại mọi khía cạnh của hoạt động mỏ dầu với tốc độ chưa từng có. Như các chuyên gia trong ngành đã lưu ý, công nghệ AI có thể giảm chi phí sản xuất dầu khí khoảng 30% và tăng tỷ lệ thu hồi lên 10 đến 20 điểm phần trăm. Số hóa và chuyển đổi thông minh đã trở thành động lực cốt lõi để nâng cấp công nghệ thiết bị dầu khí. Đối với các chuyên gia mua sắm thiết bị và công cụ dầu khí, việc theo dõi chặt chẽ xu hướng phát triển của thiết bị khoan và khai thác thông minh không chỉ quan trọng để đưa ra quyết định mua sắm sáng suốt mà còn cần thiết để nâng cao hiệu quả hoạt động và khả năng cạnh tranh trong tương lai.