浅谈石油钻井自动化技术应用

尹东流

（中海油田服务股份有限公司，河北廊坊 065201）

0 引言

石油能源是重要的战略能源，对于社会发展和国防力量建设具有重要意义，其生产工艺是国家综合实力的体现。石油钻井技术是开采石油的关键工艺，石油钻井技术会根据不同石油的开采环境进行钻井装备选择，其中机械驱动钻机、液压驱动钻机、电驱动钻机、模块化钻机等大型钻井设备为了降低人工操作难度，都会采用自动化技术进行作业，提高石油钻井效率，保障钻井施工安全。但目前在石油钻井自动化技术应用中仍需完善的方面，需要进行技术改善和升级。基于此，本文以石油钻井装备自动化关键技术为核心内容，对石油钻井自动化技术进行分析研究。

1 石油钻井自动化关键技术

石油钻井施工中应用自动化技术不仅能减轻石油工人的工作强度，提高钻井效率，对于施工安全方面也有显著作用，在石油开采工作中取得了广泛的实践效果。石油钻井自动化技术的关键技术应用主要表现在以下4 个方面。

1.1 智能化勘探技术

石油勘探是石油钻井、开采的前提，在石油勘探中利用先进的自动化技术，能够对不同地质环境进行全方位石油探测，精准定位石油井位置，为后续的石油钻井、开采提供基础和有力的保障。利用智能化的勘探技术能够降低勘探人员的工作难度，利用其智能分析能力来提升技术人员的勘测工作效率，在具体应用中主要表现在以下3 个方面。

（1）实现精准油气定位，智能化勘探技术利用GPS 技术、北斗技术等卫星定位技术在石油勘探中能够在最快的时间内找到油气资源位置，并进行油气井定位。有效提高勘测效率，缩短勘探周期，并利用智能化精准定位有效的避免人工出错率。通过智能化及大数据分析，能够对地下不同的油气分布进行散点定位，为接下来的钻井计划提供数据支撑。

（2）实现智能评估，智能化勘探技术利用其电子感应设备，可以对地下200 m 的物质进行全方位探测，针对区域的油气分布、内部结构、油气含量、地质条件等进行详细勘测，并进行有效的画面传输，帮助勘探人员更好地了解地下实际情况。智能化勘探技术也能根据所勘测的数据进行智能评估，分析出该区域油井的开采价值和开采强度。为后期施工做有效的评估。

（3）自动化数据分析功能，针对智能勘探中收集的大量数据和地下画面，借助计算机软件的自动分析功能，能够对勘测数据进行详细的量化处理，针对油井内部的结构、油气分布、地质情况等指标进行详细分析，为后续的石油钻井和开采计划提供参考依据。

1.2 储存虚拟化技术

石油钻井工作中会产生大量的信息数据，这些数据的处理和储存关乎整个钻井施工工作的有序推进。储存虚拟化技术正是石油钻井工作中针对数据储存处理工作创新的关键技术，有效地将计算机信息技术与石油技术相融合，使得石油钻井数据存储拥有了大量的储存空间，有效提高了资源利用率，具体功能如下。

（1）实现动态扩展作用。在传统的石油钻井过程中，只能通过特定的储存设备对钻井过程中资料和数据进行储存和利用，不仅增加了数据资源处理成本，本身对于数据资源的使用也具有一定的局限性，在虚拟化储存技术中，能够借助计算机运算、空间语言编程来改善传统石油钻井的存储容量的局限性，利用虚拟技术来进行动态扩展储存空间，优化计算机软件运算效率，实现计算机技术对于数据资源的精准控制，提高信息资源运用效率。

（2）实现复合分层。储存虚拟化技术将石油钻井数据资源进行云平台储存管理，并借助大数据技术建立石油钻井数据库，根据数据的种类和功能进行整合分层，按照标准的指令进行划分储存。在数据利用中，钻井工作人员可以根据自身的工作需求最快速的获取全面的信息数据，帮助石油钻井工作人员在施工作业中获取到最佳信息数据，保障钻井施工的有序推进，提高工作效率。

（3）具备较强的容错能力。储存虚拟化技术在应用中，石油钻井数据是通过计算机信息技术来控制处理，但是储存空间是在于云端，这样有效的避免了因为计算机或者储存设备遭受破损、外界入侵等问题造成数据资源破损、丢失。云端储存的安全性、备份性有效提升了钻井数据资源的容错性，能够在数据处理错误可以通过云端进行恢复，实现了数据库的安全管理。

1.3 智能钻柱技术

智能钻柱技术是实现石油钻井智能化的关键技术，能够通过井下至地面的双向通信及动力传输功能改善传统钻井导线技术的弊端，能提高钻井作业的安全性和高效性，降低钻井作业中出现的安全性问题。智能钻柱技术采用光纤技术，以分布式的方式来进行传感器设备配置，实现地上—井下双向电力传输，将地下钻井作业对应的输送功能和钻井相关参数数据进行详细记录，并实时传输至地面工作人员，以此来高效获取数据评估结果，保障钻井作业的高效进行。

1.4 调控自动化技术

调控自动化技术的应用，能够为石油钻井作业构建良好的信息数据平台。调控自动化技术能够对石油钻井作业的工作细节和施工流程进行细节调控，保障石油钻井工作的安全高效运转，具体表现在以下3 个方面。

（1）实现石油钻井自动操作。在石油钻井工作中利用计算机技术、无线互联通信技术来进行操作指令发布，实现钻井设备的自动化作业。调控自动化技术通过建立调控平台，对不同环节的钻井设备作业进行调节和控制，打破传统钻井作业的局限性和人为操作受限于经验、技术、知识积累等方面，提升石油钻井工作的自动化水平和安全性能。

（2）实现石油钻井工作中逻辑表达技术应用。调控自动化技术通过借助虚拟化储存技术的数据资源来实现逻辑表达技术应用，针对石油钻井工作中各项数据进行逻辑处理，让钻井作业流程符合逻辑标准，提升钻井施工中各项优化措施的使用率，起到优化石油钻井施工工艺的作用。

（3）实现信息数据贡献。调控自动化技术的应用取决于石油钻井的信息数据共享，调控自动化技术借助智能钻柱技术收集地下钻井数据，针对信息数据进行合理分析，并结合数据结果对钻井设备进行调控操作。

2 石油钻井自动化关键技术应用

2.1 监控系统的应用

石油钻井自动化技术最大的作用就是让石油钻井工作自动化作业，监控系统则是钻井设备自动化作业的重要保障，不仅能起到分析钻井作业程序、优化钻井作业操作的目的，也能起到风险预警、事后评估的作用，在监控系统实践应用中，利用计算机软件对钻井设备作业的数据和进度进行收集，并且在短时间内形成评估报告，帮助作业人员更清晰的评估作业进程和井下具体情况。作业完成后，也能通过监控系统进行作业回顾，来优化作业流程，提高自动化作业水平。特别是针对某些难度大、地质特殊的钻井环境，可以利用监控系统的数据进行模拟钻井，挖掘出钻井施工中可能存在问题，并作出针对性方案和措施，优化石油钻井作业方案，提高钻井施工水平。

2.2 石油钻井设备的应用

钻井设备是石油钻井开采的基础，钻井设备的自动化能够有效的减轻施工人员的工作难度，提高钻井工作效率，也能提高施工人员的安全系数，降低风险源。自动化钻井设备能够利用计算机指令进行独立完成钻井施工作业，实现无人工操作。

2.3 通信网络的应用

利用智能钻井技术的双向出传输功能，实现地面与的井下作业的信息有效传递，在自动化技术应用的基础上，建立通信网络系统可以实现井下数据的高效收集，也能结合虚拟化储存技术来扩充数据信息传输量，为钻井作业提供及时的数据参考，帮助作业人员更加科学、合理地评估钻井作业条件和优化钻井工艺。

3 石油钻井自动化关键技术的发展趋势

3.1 钻井设备的智能化、自动化发展

在石油企业发展中，钻井施工将向智能化、自动化的方向发展，对石油钻井设备进行智能化、自动化水平提升是技术创新的重要途径，智能钻井技术、智能化勘探技术的应用将催生一系列的智能化钻井设备。

3.2 远程控制技术的应用

随着5G 技术的应用，在石油钻井施工中能够借助5G 互联技术实现远程控制，在钻井作业中实现智能化钻井，降低人工操作率，提升施工安全和钻井工作效率。针对钻井机械设备进行一体化定制，利用终端远程控制系统对钻井设备的作业进行有效控制，利用计算机的程序化指令来优化钻井工艺，提升石油企业工作效率。如在钻井作业中利用5G 互联网技术将一体化的钻井设备接入到远程控制技术中，进行统一指令控制管理。利用智能化勘探技术对钻井环境、地质、内部结构进行评估报告分析，找到最佳井口位置，通过远程控制技术来对井口机型钻井操作，并辅助其他钻井设备，实现钻井作业。

在施工过程中利用监控系统来获取作业数据信息，及时根据井下作业情况来调整指令，实现无人化钻井作业，不仅能利用计算机程序指令的细节性来优化钻井工艺，也能提高钻井作业效率和钻井进度。

3.3 钻井自动化技术应用的管理

未来智能化钻井技术中，对于钻井作业的管理会由操作人员管理转向为自动化技术管理，因此石油企业在钻井工作中，首先要进行顶层设计，成立专门管理部门，对智能化程序和钻井设备进行集中管理，避免出现因为计算机语言或程序故障造成施工误差。其次，要开发对应的预警机制，智能化钻井技术对于钻井作业完全依靠计算机指令，不具备钻井经验，因此对于在钻井作业中地质环境、钻井环境的变化要做到及时预警，帮助管理人员及时调整钻井工艺，修改作业指令，保障钻井作业的有序运转。