综合录井技术在实时监测钻井事故中的应用

综合录井技术在钻井作业过程中实时采集地质参数、钻井液参数、工程参数等信息,进行快速数字化处理,直观地展现随钻过程中的钻井情况,并实时监测钻井事故。结合大庆地区的钻井工程实例,重点阐述了综合录井技术在实时监测井漏、井涌、油气水侵、井塌、溜钻、顿钻、放空、卡钻、遇阻、刺钻具、刺泵、掉水眼、堵水眼、掉钻具等钻井事故中的重要作用。结果表明．该技术在钻井作业过程中实时监测井下复杂情况的准确性较高。     

钻井辅助决策系统构建及在渤中19-6的工程实践

为了解决钻井工程产生的大量数据缺乏有效分析处理和深入挖掘的问题,并实现井场与基地及时的技术互动与远程支持,开展了钻井辅助决策系统的研究与构建。实时动态的钻完井数据库以钻井模拟器为核心,集成了耦合水动力模型、摩阻与扭矩模型、钻速优化模型等钻井工程计算模型,实现钻井过程的实时动态模拟、三维可视化、远程钻井监控。通过渤中19-6勘探项目9口井的应用,结合摩擦因数反演法、水力模型拟合法以及阶段校正等方法,最终实现了摩阻与扭矩、水力参数模拟精度90%、地层孔隙压力监测精度97%的准确度,开展了累计20余次的远程专家会诊技术支持工作,最终建立了一套基于数据瞬态模拟分析的远程钻井辅助决策系统结构与工作方法。     

新型智能录井系统在优化钻井工程中的应用

为满足深水、高温高压等恶劣环境下的智能录井需求,引进了法国地质服务公司研发的最新一代智能化综合录井系统,并开展了该系统在优化钻井工程中的应用研究。该系统与常规综合录井工程监测相比,除现场监测软件外,还配备了基地供专家决策的Thema智能分析软件。现场监测软件增加了气测值同步校正、钻井液体积实时补偿以及钻井液回流监测等功能,提高了恶劣环境下现场快速判断井下复杂的能力;Thema智能分析软件可以根据各项参数智能分析钻井工程情况,如通过钻具振动、钻井效率、井眼清洁情况、同步事件等进行智能分析,实时分析钻头磨损、钻具磨损、井眼清洁、压力平衡等情况,并提出合理化建议。中法渤海地质服务有限公司应用该系统服务于南海、渤海、东海的各类重点井(深水井、高温高压井、科探井等),共计完成200余口井的录井作业,现场多次预报井涌、井漏等事故,Thema智能软件多次为甲方提供决策性意见,优化了钻井工程,多次避免恶性事故的发生,节约了钻井时间,提高了作业效率。     

地质工程一体化理念在南海高温高压井的实践

中国南海西部高温高压区域油气资源丰富,该区块主要目的层埋深超过4000m,地层压力系数大于2.2,温度在200℃左右,勘探开发作业难度巨大,常规作业模式无法满足高温高压井作业要求。基于此,针对高温高压井地质及工程特征,从管理创新、技术优化和大数据等方面提出南海高温高压井地质工程一体化理念及技术体系。研究及实践表明:通过地质工程一体化管理与设计优化钻井流程和取资料方案,建立地质工程一体化大数据库实现多源信息共享,研究地质工程一体化预测、监测及有效控制技术,可有效解决南海高温高压井地质及工程问题。探索形成的"随钻声波、中途VSP和随钻前视组合技术""地震、钻井、随钻测井、录井、中途VSP、随钻前视组合技术六位一体预监测技术""地质工程智能监测、安全预警体系"等一体化特色作业体系在层位深度、异常高压、钻井情况等的精细预测、监测和控制方面取得了较好的应用效果。未来可通过进一步建设大数据平台和智能化勘探—开发—钻完井方案,深化地质工程一体化的应用,助力类似复杂油气资源的勘探与开发。     

基于物联网的钻井远程支持系统应用现状及发展方向

基于物联网的钻井远程支持系统是集钻前工程方案优化、实时施工优化到钻后效果评估一体化的专家协同作业平台。基于复杂结构井风险控制和降本增效的需求,以及随钻测量、信息采集、网络通信和应用软件技术的快速进步,推进了钻井远程支持系统快速发展。分析钻井远程支持系统在国外最佳实践及核心要素,其中数据是钻井远程支持系统运行的基础、科学决策的依据,专业软件是系统服务的关键手段,专家团队是系统运行的核心。介绍了中国石油集团工程技术远程支持系统的部署与建设情况,工程技术服务与支持正在由传统的专家频繁跑井支持方式向远程专家会诊实时决策支持方式转变,施工作业决策由以个人经验为主向专家会诊与技术知识库支撑相结合的方式转变。随着高性能图形工作站、物联网、大数据、云计算等技术的快速发展,钻井远程支持系统将朝着"全面感知、自动操控、预测趋势、优化决策"方向持续发展,具体体现在沉浸式数字化仿真、自动化钻井、在线预警及诊断、地质工程一体化等方面。     

智能钻井技术现状与发展方向

随着大数据、人工智能等数字化技术与自动化钻井技术的不断融合发展,钻井作业正在由自动化转向智能化。智能钻井技术具有学习、记忆和判断功能,能够实现部分钻井作业的自主决策和控制,减少现场作业人员,大幅提高作业效率和安全性。通过介绍智能钻井技术及其组成,分析了国外智能钻井技术现状与发展趋势,结合中国智能钻井技术发展现状,提出了智能钻井技术攻关方向,包括框架规划与标准体系、数据实时测量技术、信息高速传输技术、自动控制系统、钻井智能决策分析系统和智能钻井一体化技术。     

碳中和愿景下油气钻井的数字化、智能化转型之路

钻完井工程历经百年发展,经历了概念-经验-科学-自动化钻井4个发展阶段,形成了以钻完井工艺原理、方法为指导,以装备、工具、软件为手段的钻完井工程技术体系。当前,全球碳中和愿景的实施,将大幅度减少对油气能源的需求与油气勘探开发投资,油服企业碳足迹控制和安全环保保障压力增大,工程技术服务效益空间被压缩,以绿色低碳为特征的石油钻井转型势在必然。石油钻井的数字化、智能化是顺应新达峰目标和碳中和愿景、实现其高质量发展的必由之路。调研了油气钻井数字化、智能化技术发展现状,分析了目前钻井工程技术发展面临的挑战,提出了从智能钻完井技术的3个层面实现传统工程技术转型升级、跨越式发展,将智能地面装备、智能井下工具依托智能软件作为交互系统协同运行,完成一个闭环钻井优化过程,形成钻完井数字化转型协同生态,实现数字化转型升级,大幅度提升钻完井作业效率和保障生产安全。     

钻井异常状态实时监测与智能决策系统的研究

提出一个新型的钻井异常状态实时监测与智能决策系统模型,该模型将钻井工程信息管理,钻井参数实时采集和智能化决策支持技术集成为一体,提出了由领域层、推理层和任务层组成的知识模型,提出基于本体的安全优化钻井领域知识构架,提出在井场局域网及其与基地、总部连接的远程网络环境下,利用多智能体的协同监控实时钻井异常状况的系统模型.     

基于Web的钻井工程远程故障诊断系统

根据钻井工程的特点,讨论了基于Web的数据访问技术,构建了基于Web的钻井工程远程故障诊断系统。系统诊断中心对信息进行实时分析、处理和诊断,并反馈诊断结果。通过该系统,专家和领导可及时了解钻井现场设备运行状况,可以及时发现钻井数据的异常,及时分析故障原因,及时地做出正确指挥决策。该系统具有良好的开放性,实现了钻井数据共享、远程故障诊断及领导辅助决策功能。     

自动化技术在川渝地区试油工程中应用初探

随着近年来大数据和人工智能技术取得突飞猛进的发展,各个领域陆续进入智能时代。自动化技术是建设人工智能技术的基础,也是建设数字化油田的关键。对于石油工程而言,虽然在自动化钻井、自动化勘探等领域取得长足进展,然而在完井试油(气)领域工程自动化的相关探索还相对较少。试油完井工程工艺复杂,井完整性要求高,施工设备多,控制管理工作量大,现场作业人员安全风险高,关键工程数据获取主要依靠人工,工作量大,时效性较差,现场实时决策仍然主要依靠经验。面对复杂的工程对象以及试油完井提质提效的要求,亟需形成可靠全面的自动化系统,建立从地面到井下,从作业现场到后方专家的远程实时决策的信息高速公路,推进石油工程加快进入智能时代。文章结合川渝地区试油工程实际,分析了当前实现全面自动化所面临的技术难题,并提出了智能化试油技术发展方向及展望。     

钻井实时监控与技术决策系统研发进展

钻井实时监控与技术决策系统是及时分析钻井施工状况、预防和减少井下事故与复杂发生、保障钻井安全的工具．具有邻井数据管理、钻井实时数据显示、钻井风险因素分析和钻井风险推理等功能。文章提出了钻井实时监控与技术决策系统的总体功能和物理架构,介绍了构成该系统的远程数据无线传输子系统、数据管理子系统、钻井风险因素分析子系统和钻井复杂事故诊断与处理子系统4个主要子系统,探计了井下风险预测技术、风险识别技术和风险评价技术等关键技术、中国石油集团钻井工程技术研究院开发了井漏风险和地层流体侵入风险综合评价预测软件并在井上进行了应用,结果表明,该系统在预测井下事故与复杂情况方面是有效的,为进一步完善开发钻井实时监控与技术决策系统奠定了基础。     

钻井实时监控与技术决策系统研发进展

钻井实时监控与技术决策系统是及时分析钻井施工状况、预防和减少井下事故与复杂发生、保障钻井安全的工具,具有邻井数据管理、钻井实时数据显示、钻井风险因素分析和钻井风险推理等功能。文章提出了钻井实时监控与技术决策系统的总体功能和物理架构,介绍了构成该系统的远程数据无线传输子系统、数据管理子系统、钻井风险因素分析子系统和钻井复杂事故诊断与处理子系统4个主要子系统,探讨了井下风险预测技术、风险识别技术和风险评价技术等关键技术。中国石油集团钻井工程技术研究院开发了井漏风险和地层流体侵入风险综合评价预测软件并在井上进行了应用,结果表明,该系统在预测井下事故与复杂情况方面是有效的,为进一步完善开发钻井实时监控与技术决策系统奠定了基础。     

数字化钻井系统的构建及相关问题研究

数字化钻井系统是将先进的信息化、智能化和自动化技术集成后，通过在钻井过程中的广泛应用，实现最优化钻井的成套综合技术，数字化钻井系统是完成钻井工程作业的一套完整的技术方法和可以实施的一种技术手段。数字化钻井系统的构建包括现场设备层、井队操作层、专家决策层和油田管理层等4个信息层次，以及对应4个信息层次的钻井工程设计与管理、钻井数据库与专家决策、钻井操作监控管理、钻完井机电设备与测试仪器和钻井信息网络等5个子系统。目前数字化钻井系统尚需研究其网络化、信息资源、自动化钻井设备与测试仪器和智能化井下工具等问题。     

数字孪生技术在钻井领域的应用探索

在简述数字孪生技术的由来及分析石油行业钻井领域数字孪生技术研究现状的基础上,提出了钻井井筒数字孪生、地质环境数字孪生、钻机数字孪生、井下动态过程仿真、物理–数字孪生体实时交互等关键技术,设计了钻井数字孪生技术在钻前模拟预测与优化、疑难井施工团队协作预演、随钻预警与决策、钻井远程控制、钻井设备预测性维护、钻井实训等6大应用场景,提出了钻井数字孪生系统的研发重点,并分析了钻井数字孪生技术研发的难点与对策。研究结果为加快数字孪生技术在钻井工程领域的应用,促进钻井工程数字化、智能化转型提供了技术借鉴。      

钻井信息技术

在分析钻井工程技术发展现状和趋势的基础上,剖析了钻井信息技术面临的形势和挑战,指出钻井信息技术必将在石油勘探开发领域产生巨大效益。从钻井工程设计、构建数字化钻井施工模式、钻井工程信息采集传输、生产组织、管理决策和钻井技术研究等方面分析了钻井工程中的信息应用模式,介绍了国内比较成熟的钻井信息应用软件及其功能。认为钻井信息技术的三大重点发展方向是：以随钻地震、随钻测量技术、智能电子钻柱技术等为代表的自动化信息采集技术;基于WITSML标准的井场信息集成与传输技术;以钻井模拟系统和专家系统为代表的智能决策系统技术。     

深井钻录、测试技术和配套装备创新进展及应用

深井钻录、测试技术和配套装备(二期)研发项目主要针对深井钻井关键技术瓶颈问题进行研究。经过"十二五"科研攻关,形成了精细控压钻井装备与技术、山前复杂地层超深井钻井关键技术、以气体钻井为代表的高效破岩技术、复杂地质条件下深井钻井液技术、深井高温高压固井技术、新型录井装备及智能采集系统、深井酸性气层测试及数据传输系统、旋转导向钻井系统、钻井工程设计和分析软件9项重大成果,解决了我国深井钻完井作业方面存在的部分技术瓶颈问题,使我国7000m钻井技术基本成熟、8000m钻井技术获得突破,大幅度提升了深井钻完井技术水平。     

智能钻井技术研究现状及发展趋势

随着油气勘探开发逐渐向非常规、低渗透、深层、深水等复杂油气领域发展,钻井工程在安全、经济和效率等方面面临一系列难题和挑战。基于大数据和人工智能等前沿技术的智能钻井技术,有望实现钻井过程的超前探测、智能导向、闭环控制和智能决策,从而大幅提高油气井产量和采收率,降低钻井成本,近年来已成为国内外研究热点。详细介绍了国内外智能钻井关键技术的发展现状,包括井眼轨道智能优化、钻速智能优化、智能导向钻井、井下闭环调控、智能监测与决策等技术,并分析了国内外智能钻机、智能钻杆、智能钻头、智能控压钻井系统和智能导向钻井系统等装备的主要进展,指出基于我国人工智能技术的高速发展,需要加强钻井工程与前沿理论、技术的跨界融合,强化协同创新,建立完善的智能钻井理论与技术体系,为实现我国复杂油气资源高效勘探开发和油气发展战略提供技术支撑。      

钻井实时辅助决策技术在大位移水平井中的应用

大位移水平井在钻井过程中摩阻大、扭矩大,岩屑易沉积,下套管难度大,循环当量密度（ECD）控制难度大。为提高解决这些问题的精确度,通过将海上平台钻井现场的钻压、扭矩、泵压、转速、排量等数据同步实时传送到陆地服务器,由专业素质扎实的技术人员借助专业软件,精确分析模拟数据,钻井实时辅助决策技术能够快速提供与现场匹配度高的决策信息,有效辅助现场作业克服施工难度。钻井实时辅助决策技术在保证大位移井钻井的安全和高效上起到非常重要的作用。     

渤海油田裂缝性油藏地质工程一体化井漏预警技术

为了解决渤海油田裂缝性油藏钻井过程中因断层、裂缝引起的井下漏失等问题,提出了地质工程一体化井漏预警技术。在叠后地震大中尺度断层刻画的基础上,通过滤波、断裂增强等特殊处理,进行属性优选及多属性融合,精细刻画中小尺度裂缝,建立了多尺度裂缝三维空间分布模型,设计井眼轨道时避开漏层,进行钻前风险提示,指导钻井作业采取相应的防漏堵漏措施;钻进过程中开展井漏风险随钻跟踪,实时调整并反馈井漏风险预测结果,及时优化井眼轨道,形成了随钻过程中漏层动态避钻技术,以充分保障钻井作业安全,降低钻井成本。钻前风险预测、钻进中井漏跟踪及随钻井眼轨迹实时优化等技术在旅大X油田应用后,实现了一趟钻规避断层漏失段。地质工程一体化井漏预警技术能够降低钻井风险,保障裂缝性油藏的钻井安全,为渤海油田增储上产提供了技术支撑。      

综合录井监测技术在ND1井的应用

综合录井对钻井安全监测、提速提效起到了重要的作用。本文结合ND1井钻井工程实例,重点阐述了综合录井监测技术在施工钻井过程中随钻实时监测的参数数据变化情况,总结了不同事故类型的判断经验。该技术在钻井作业过程中实时监测井下复杂情况,为华北地区油气田勘探开发做出了巨大贡献。