智能化在石油钻井中的应用探究

黑龙江 周长虹

智能化在石油钻井中的应用探究

黑龙江 周长虹

信息化、智能化、自动化在现代工业中得到了广泛的应用和推广，高智能的技术促进现代工业快速发展。钻井作为一种复杂的生产过程，采用智能化可减少人为的判断和调整过程。为合理确定参数，有效的实施钻井作业提供依据。

智能化；控制系统；智能工具；钻井质量

石油钻井作业地受油气资源埋藏的区域限制。在不同的地理位置进行钻井作业，对设备、技术要求不同，地质的复杂程度各异，导致钻井作业过程中，钻井参数设定、技术措施的选用具有很大的不确定性。尤其井下实际情况反馈到地面，具有一定的滞后性，使钻开新地层或遇到复杂情况，不能及时、有效地采取恰当的参数和措施进行相应处理，使钻井过程针对各种情况有效控制复杂化。结合现代工业技术的发展，本文就钻井过程中，实行智能化进行探讨。

一、钻井工艺过程对智能化的要求

由于钻井过程，对作业过程看不见、摸不着，导致了钻井过程不可预见的因素增加。采用信息化、自动化和智能化使钻井的不可控情况有所改变，也有效提高了钻井速度和质量。将人工智能的理论、方法和技术应用于钻井过程，其对钻井的设备、工具和系统也提出了新的要求。

1.高质量的计算机智能系统。计算机将井下传感器反馈各种钻井数据及时进行计算和处理，依据各种数据信息计算机控制系统发出相应的信息指令。如果提供的这些数据在数据库设定范围内，计算机适时将指令传给各种执行元件或设备，作业过程正常进行；若数据超出库存范围，该系统及时作出反应，计算机根据数值重新确定参考指令，并将新的指令发出，使参数配合，设备、工具状态作出调整，以适应井下变化的需要。同时智能系统会将这些信息进行库存处理，补充数据库资料内容。

2.性能稳定的井下智能工具。井下智能工具要接受来自计算机发出的各种指令，要按着信息的要求执行相关的动作。要适时收集数据、信息，并及时、准确将这些信息传给地面处理系统，需要各种工具，都要具有稳定的性能。

3.可靠的井下供电装置。井下所配置的各种测量仪器，是以电作为工作能量。为确保正常工作，必须要有可靠的电能装置。现场常用高性能电池、井下涡轮发电机以及导线传输等三种方式。随着钻井发展的需要，还会有新的电能装置产生，满足井下供电的需要。但无论现在，还是新星的电能装置，都必须确保钻井作业的需要。

4.快速、准确的双向网络系统。不论是传递的指令，还是发回的数据都是智能化钻井的重要部分。它涵盖了信息技术、网络技术和通信技术三大高新技术，包括地面的双向网络通讯系统及井下钻井信息双向传输系统。

（1）地面双向网络系统。建立地面网络系统，为钻井信息共享创造条件。这样钻井就不仅仅局限在单一某个井场，而是形成钻井技术交流的更广阔平台，一旦有什么技术难题，可以通过地面网络，实现多个专家会商，为技术交流和合作提供了保障。

（2）井下双向传输系统。井下信息传递难度大，伴随钻井过程中的震动，使有些信号传递失真、衰减。井下钻柱是通过若干钻具连接在一起形成的，每个钻具在连接处，都要处理好信号的正常传递。而钻柱连接过程中丝扣的松紧，将影响信号的感应。由于要双向传递信息，一般在钻柱连接过程中要加入专门的接头，使钻具的组合工作加大。

二、智能化钻井的技术特征

智能化钻井与普通钻井技术进行比较，主要具有数据采集、数据传递、数据分析、处理、指令传递和执行等功能。具体具有以下特征：

1.钻井信息数字化。将井下地质参数、钻井参数、流体参数和导向工具位置及状态的实时测试、传输、分析、执行、反馈及修正等信息完全数字化。

2.工具和作业智能化、集成化。不论是执行工具、导向钻具，还是检测工具和作业控制都实现了智能化。

3.获得的各种地层参数真实、准确。随钻电阻率测井，获得的地层电阻率是在地层未被钻井液污染时测得的数据,是地层真实的电阻率,这有利于及时发现低压易受钻井液污染的油气层。实时进行地层对比和评价,有利于卡准取心层位和完钻井深。

4.分析、处理结果及时、可靠。实时检测异常高压层,及时调整钻井液性能,实现近平衡钻井和保护油气层。

5.检测过程不占用生产时间，生产效率高。随钻测井不占用钻进时间,非生产时间少，钻井实效高,减少油气层污染,降低钻井事故发生率。

三、智能化钻井技术应用价值

作为智能化钻井，只要处理好影响智能化钻井的四项关键技术，并配备与之相适应的各种执行和检测工具，就能有效提高钻井的质量和效益。因此，智能化钻井具有广阔的发展空间和应用价值。

1.钻井参数选配合理、适当。井下配置了随钻测井仪，对地层电阻率、体积密度、中子孔隙度和自然伽马随钻随测，这些信息经过计算机分析、处理，传出相应的指令，调整钻进参数配合，确保钻进处于最佳状态。

2.预知性作业，减少或降低了复杂钻井事故的发生。近钻头配置测斜器,可以随钻测得井斜角和方位角；实时检测异常高压层,及时调整钻井液性能，既能实现近平衡钻井和保护油气层，又能预防复杂钻井情况的发生。

3.实现了自动化作业，减轻了劳动强度。采用智能化设备和工具，很多作业过程实现了无人化作业，这样既减轻了工人的劳动强度，又降低立刻钻井作业的操作风险，改善了工作状况。

4.钻井生产实效有效地提高。采用随钻装置，很多检测过程都是在作业过程中，随生产进行，没有占有生产时间。对于建井的非生产时间降低，缩短钻井周期。

5.降低了钻井复杂事故的发生。随着井下情况的变化，钻井的参数配合和技术措施，都能够随井下情况的变化及时作出调整，使钻进过程得到有效控制；非生产时间的缩短，也减少了复杂情况发生的几率，降低了钻井事故的发生。

6.有效保护了地层的油气资源。由于实现了预知钻开新地层技术，可以实现顺利钻穿目的层。既可避免油气层受到钻井液的污染，又可实现近平衡钻井，杜绝压死油气层。

石油钻井这种特殊作业方式，实现自动化、信息化和智能化，可以改善作业的条件，减少不可预知事故的发生。将计算机、网络技术通过智能化工具和设备应用到钻井生产实践中，是钻井技术的突破，能极大推动和促进我国钻井技术和工艺的发展，为加快油气资源的开发具有重要的意义。

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（编辑 吕智飞）

（作者单位：大庆技师学院）