智能化鉆井技術(shù)分析與發(fā)展趨勢

穆鐵奎 馬建格

（玉門油田公司鉆采工程研究院 玉門油田公司建筑安裝工程處 735200）

對石油鉆井智能化技術(shù)的研究，在開采一些比較困難的石油井的時(shí)候，具有非常重要的價(jià)值。鉆井技術(shù)的智能化，可以讓石油的開采更加專業(yè)化，鉆井效率大幅度提高，鉆井質(zhì)量快速提升，勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕，可以大范圍減少事故的發(fā)生率，減少開采過程中成本的投入。在目前的條件下，石油鉆井智能化只能依靠高新科技技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以讓石油的開采變得方便和簡單。智能化程度的高低，不但代表著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的高低，而且代表著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的先進(jìn)程度。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，完全智能化的石油開采方式有著光明的發(fā)展前景。

1 智能化石油鉆井技術(shù)的特點(diǎn)

石油鉆井技術(shù)的智能化具有很多優(yōu)點(diǎn)，其主要從以下幾個(gè)方面表現(xiàn)出來：1.石油探測解析；2.石油開采工具的使用；3.石油開采的實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)解析。

石油鉆井智能化的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在探測方面，主要是指智能化可以加快石油鉆井的速度，減短石油開采時(shí)間，從資料搜集、解析和處理等方面，對石油檢測實(shí)行全方位計(jì)算機(jī)調(diào)控，對鉆井過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，保證施工的安全，提升施工技術(shù)，大大減少石油開采需要的時(shí)間，在最短的時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量完成石油鉆井工程；

智能化鉆井技術(shù)，表現(xiàn)在開采工具方面，主要是完成開采工具的機(jī)械化。在原來的開采過程中，很多環(huán)節(jié)是由人工手動(dòng)操作完成的，智能化以后，這些人工操作的環(huán)節(jié)將大部分完成機(jī)械替代，這可以在節(jié)省人工的條件下，大大降低石油開采人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；

高質(zhì)量的石油鉆井工程，不僅要求高速準(zhǔn)時(shí)完成鉆井工程，而且要求鉆井過程具有安全性。這就要求對鉆井過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在井下，要安裝傳感器和監(jiān)控器，對石油不同井段的壓力情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。讓鉆井軌道和鉆頭的精確度實(shí)現(xiàn)百分之百，讓鉆頭準(zhǔn)確穿破石油層，憑借監(jiān)控器對鉆井的動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)解析；

對鉆井資料進(jìn)行解析，可以在很大程度上提高石油鉆井過程的安全性，減少鉆井過程中安全事故發(fā)生的可能，為石油開采工作人員的生命安全提供保障；提高石油鉆井的質(zhì)量，大大提高石油鉆井的效率，有效保護(hù)國家的財(cái)產(chǎn)安全；

智能化鉆井技術(shù)，不但可以減少工作人員的工作量，而且可以減少井下工程，比方說，可以減少井下電纜鋪設(shè)，降低生產(chǎn)成本的投入；

石油開采技術(shù)的智能化，可以為石油開采提供范本。特別是山區(qū)、沙漠、海洋等一些地理?xiàng)l件比較復(fù)雜的地區(qū)，完全的智能化開采，使用機(jī)械化工具，可以為開采石油提供規(guī)范。同時(shí)，這些技術(shù)的使用，為那些不具備開采條件的石油井，提供了開采的可能；

石油開采技術(shù)的智能化，對相關(guān)石油開采過程中需要使用的工具以及一些相關(guān)技術(shù)提出了新要求。這在一定程度上，為這些工具和技術(shù)的向前發(fā)展提供了推動(dòng)力，讓它們逐漸向前發(fā)展。

2 智能化石油鉆井技術(shù)的進(jìn)展

2.1 智能化計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)

智能化計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)能夠?qū)嵤┵Y料接收、資料解析、命令傳達(dá)等工作。這個(gè)監(jiān)控平臺(tái)內(nèi)部準(zhǔn)備有數(shù)據(jù)資料庫，這個(gè)數(shù)據(jù)資料庫由一些鉆井方面的專家撰寫而成，為井下情況的分析提供資料支持。首先，井下傳感器把井下的各種資料上傳到計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對這些資料進(jìn)行解析和評測，假如評測結(jié)果在數(shù)據(jù)庫資料范圍內(nèi)，就把這個(gè)結(jié)論直接反饋到井下；假如這個(gè)結(jié)論超過了數(shù)據(jù)庫資料的范圍，就要把這一結(jié)論和井下的工作人員進(jìn)行溝通，實(shí)現(xiàn)雙方解決意見的一致。其次，要把這些資料進(jìn)行整理、演繹，把有用的信息歸納到數(shù)據(jù)資料庫中，不斷對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新。也就是說，計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)具有實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和安全性。這一監(jiān)控平臺(tái)要根據(jù)修井現(xiàn)場的真實(shí)情況，對修井技術(shù)進(jìn)行提高，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)對修井現(xiàn)場的三維可視化監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)真實(shí)、精確的監(jiān)控效果，為教學(xué)科研的進(jìn)行提供資料支持。一般情況下，數(shù)據(jù)通信接口平臺(tái)由兩個(gè)部分組成：一部分是修井操控平臺(tái)；另一部分是修井遠(yuǎn)程操控體系。修井遠(yuǎn)程操控體系是一種遠(yuǎn)程操控軟件，這種軟件憑借對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)和三維可視監(jiān)控系統(tǒng)的連接。三維可視監(jiān)控系統(tǒng)包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）各種操控資料顯示區(qū)；（2）安全注意區(qū)；（3）操控規(guī)范提醒區(qū)和反饋區(qū)。

智能化鉆井技術(shù)是一個(gè)閉環(huán)鉆井體系。其主要集合了地質(zhì)、旋轉(zhuǎn)等鉆井技術(shù)、隨鉆地震、智能傳輸?shù)燃夹g(shù)手段，其由地面監(jiān)測體系和短程通信體系、井下工具和監(jiān)測體系等工程系統(tǒng)組成。

2.2 智能化鉆井工具

智能化鉆井技術(shù)使用的工具，一般可以完成對數(shù)據(jù)的檢測和指令的執(zhí)行。在保證智能化鉆井系統(tǒng)高性能的條件下，井下檢測工具要向微型化方向發(fā)展。其工具的智能化體現(xiàn)在檢測方面，主要包括數(shù)據(jù)的檢測、修井、通井等方面。這些環(huán)節(jié)的智能化可以保證石油鉆井的方向，可以對鉆頭和鉆柱的方向進(jìn)行固定，對鉆井工具生成導(dǎo)向力，智能化鉆井工具是旋轉(zhuǎn)鉆井的重心，可以減少地層巖性對鉆井工具的影響。接近鉆頭的技術(shù)參數(shù)能夠依靠傳感器，對鉆頭的實(shí)時(shí)工作情況進(jìn)行監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)井下工作的安全、快速。

2.3 智能化鉆井供電系統(tǒng)

各種不同的鉆井工具，都需要耗費(fèi)大量的電能，這就需要一個(gè)功能強(qiáng)大的供電系統(tǒng)。在這里，這個(gè)鉆井電力體系主要包括柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組和應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。井下鉆井平臺(tái)的用電體系主要包括高壓配電盤、鉆井配電盤以及低壓配電盤等，為井下工作和工程施工提供電力照明。智能化管理體系（PMS)對不同部門的用電進(jìn)行分配，對電力體系具有保護(hù)效果?，F(xiàn)在，有三種比較可靠的供電方式：高性能電池、渦輪發(fā)電機(jī)組、導(dǎo)線電力傳輸。在不遠(yuǎn)的將來，電池的發(fā)展將逐漸向微型化和大容量方向轉(zhuǎn)變。

2.4 智能化通訊網(wǎng)絡(luò)

智能化通訊網(wǎng)絡(luò)體系主要是指信息在控制中心和智能化調(diào)控平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)雙向傳導(dǎo)，從而完成對鉆井的調(diào)控與鉆井資料的共享。在數(shù)據(jù)資料傳導(dǎo)的過程中，有很大的集成性特點(diǎn)，比方說強(qiáng)大的儲(chǔ)存量、快速的傳導(dǎo)性、方便的交流性以及廣大的延伸性和高度的穩(wěn)定性。同時(shí)，這些通訊技術(shù)還具有強(qiáng)大的資料解析能力和幫助決策能力。智能化鉆井技術(shù)可以完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳導(dǎo)、以及井下數(shù)據(jù)資料的檢測和傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)井下和地面之間的通信連接，既能夠?qū)崿F(xiàn)井下信息的傳遞，也可以完成井上指令的下達(dá)。

2.5 智能化信息傳輸技術(shù)

智能化導(dǎo)向鉆井技術(shù)的使用，可以是井眼軌道檢測和隨鉆測井技術(shù)的使用，也就相當(dāng)于在鉆頭上裝上了眼睛，技術(shù)工程師可以依據(jù)測量工具對信息資料的反饋，清晰的了解地質(zhì)巖層的性質(zhì)、鉆井軌道信息等。智能化信息傳輸技術(shù)通過傳感器把信息轉(zhuǎn)化為振動(dòng)信號，經(jīng)過檢波器的處理，對地層的信息進(jìn)行解析。眼下，鉆井過程中使用的信息傳遞法主要是聲波法、脈沖法、電磁感應(yīng)法等。

3 結(jié)束語

石油鉆井技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化以后，可以大大減少成本的投入，減低安全事故發(fā)生的幾率，減少石油鉆井耗費(fèi)的時(shí)間，提升鉆井的效率，這為以后石油開采的發(fā)展指明了方向。

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