鉆井知識庫在智能化鉆井中的構建和應用

陳龍橋 曹飛 王存芳 王祝

摘要：本文闡述了建立鉆井知識庫的意義和作用，提出了一種鉆井知識庫架構，并分享中石油鉆井知識庫在智能化鉆井中的應用案例，實現(xiàn)鉆井知識、事故案例共享，輔助現(xiàn)場和專家優(yōu)快決策，提高現(xiàn)場鉆井工程決策的科學性、實時性和實用性，減少中間環(huán)節(jié)，節(jié)約時間，降低鉆井風險，節(jié)約鉆井費用。

關鍵詞：鉆井知識庫;搜索引擎;案例;輔助決策;提速模板

隨著信息技術在石油工業(yè)的廣泛應用，數(shù)字油田向著智能油田過渡和發(fā)展。當今走在油田智能化開發(fā)前列的公司不乏少數(shù)，比如斯倫貝謝開發(fā)了專用于旋轉(zhuǎn)導向技術的智能系統(tǒng)，可以實現(xiàn)遠程控制定向工具作業(yè)參數(shù)，提高了作業(yè)效率和油層中靶率。而中國石油的鉆井工程智能支持系統(tǒng)尚處于起跑階段，關鍵目標之一是建立各種數(shù)據(jù)模型和鉆井分類知識數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對鉆井作業(yè)風險的預警、提示和智能支持，由此提出建立特定油田或區(qū)塊的個性化鉆井知識庫的需求。

1.建立鉆井知識庫的目標

知識庫是用于知識管理、提供高效知識服務的一種特殊數(shù)據(jù)庫。它是在普通數(shù)據(jù)庫基礎上，有針對性地從中抽取知識點，按照一定的知識體系進行整序和分析而組織起來的數(shù)據(jù)庫，是經(jīng)過分類、序化和重組后的知識集合。[1]

基于傳統(tǒng)知識庫的建設目標，制定了鉆井知識庫的創(chuàng)建目標。通過開發(fā)知識搜索引擎，建立遠程實時決策指揮強大知識庫體系，不僅可以運用于知識學習、日常工作，對施工過程和設計過程提供知識模型的支持，對施工作業(yè)進行優(yōu)化和校準，對設計進行進一步優(yōu)化。還可以通過對井筒工程大數(shù)據(jù)的深度挖掘，開展鉆井知識庫和非結構化數(shù)據(jù)挖掘技術攻關，依托大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，進行多維度工程數(shù)據(jù)分析，服務于事故復雜的預防與預警、鉆井方案優(yōu)化，全面提升相關專業(yè)庫的應用價值，為工程技術管理和決策提供高效、準確的信息支持，實現(xiàn)安全鉆井、鉆井提速、技術提升、管理提效的目標。

2.鉆井知識庫的作用

石油鉆井企業(yè)建設知識庫的重要作用在于收集和總結作業(yè)油區(qū)的鉆井技術知識和作業(yè)經(jīng)驗，借以指導和優(yōu)化后期鉆井作業(yè)，同時通過事故復雜的警示作用幫助鉆井決策人員優(yōu)化作業(yè)程序和參數(shù)，有效縮短鉆井周期，提高鉆井效率。鉆井質(zhì)量的好壞，在很大程度上依靠工程技術人員和現(xiàn)場關鍵操作人員的知識和經(jīng)驗。因此，要想實現(xiàn)鉆井服務企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須加強企業(yè)自身專有知識積累和管理。鉆井知識庫對鉆井工程服務企業(yè)的重要性主要體現(xiàn)在以下三個方面。

2.1提高工程技術人員工作效率，使其快速進入工作狀態(tài)。

鉆井工程服務涉及多專業(yè)知識，且每一個油田甚至區(qū)塊都具有各自的特點，重點關注的內(nèi)容不盡相同，需要從業(yè)人員具備大量知識儲備。其中大部分為基礎知識，具備一定的通用性。知識庫建設通過知識收集、分類、共享，可以有效減少個人團體之間重復收集整理同類知識的時間，個人通過知識庫共享功能分類了解和學習特定油田區(qū)塊的鉆井知識。

2.2充分挖掘歷史知識，加速“迭代”創(chuàng)新

現(xiàn)代社會知識更新迭代快，以前出現(xiàn)的事故復雜在加以學習和重視后會得到解決，同時伴隨著新的問題和知識的產(chǎn)生。知識管理可以幫助用戶從歷史知識經(jīng)驗中挖掘可借鑒的新知識，加速鉆井知識庫迭代創(chuàng)新。

2.3運用強大的知識庫，為鉆井工程智能化提供支撐

強大的知識庫是實現(xiàn)鉆井工程智能化發(fā)展的前提。知識庫的建立避免了因 大腦記憶不全而造成的錯誤判斷。工程技術人員可以應用知識庫來輔助分析和判斷可能發(fā)生的復雜情況，從而降低事故復雜的發(fā)生幾率。

3.鉆井知識庫的構架

某鉆井工程智能支持系統(tǒng)鉆井知識庫的知識點主要來源有兩條途徑，一是人工分類和輸入已知的各項知識點，包括分區(qū)塊的工程地質(zhì)特征、主要鉆井工程難點、鉆井方法的優(yōu)選、事故復雜處理的主要方法;二是通過搜索引擎收集和提煉數(shù)據(jù)庫中已完成井的重要成果和數(shù)據(jù)。

鉆井知識庫的構架主要包括體系維護、知識點維護、實例維護和用戶維護。體系維護主要包括油田維護、區(qū)塊維護、構造維護、區(qū)塊構造維護、專業(yè)分類維護等子單元。體系維護的目的是將知識點按照油田、區(qū)域、構造、專業(yè)進行分類，便于分類搜索和知識精確推送。知識點維護包括分類知識維護、知識屬性維護、提速模板維護等子單元。知識點維護的目的是將具體的知識點錄入知識庫中，知識點越多越細，對后期作業(yè)的指導性和參考性越強，智能化支持的準確性越高。實例維護包括知識點案例數(shù)據(jù)原設置、案例查詢結果維護、提速模板維護等子單元。實例維護主要針對施工期間發(fā)生的事故復雜進行總結歸納，以期為后續(xù)鉆井提供經(jīng)驗和指導。系統(tǒng)維護包括結構性知識分類標準維護、通用性知識分類維護等子單元。

知識點輸入是建立知識庫最基礎的工作，而知識庫要運轉(zhuǎn)和發(fā)揮作用，還需要建立一套強大的搜索引擎，它的主要作用是基于鉆井知識庫的數(shù)據(jù)管理和分析工具，按條件進行數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計分析?，F(xiàn)場人員可以通過搜索引擎搜索查詢學習鉆井知識，也可以通過已建立的智能化系統(tǒng)進行同區(qū)塊以及鄰井鉆井數(shù)據(jù)查詢和對比，幫助工程人員和管理人員隨時了解歷史井和當前井各工況的詳細工程作業(yè)數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)查詢的時間，提高基層隊和管理人員的工作效率。

4.鉆井知識庫的應用案例

管理人員、技術專家、工程人員、井隊人員都可通過知識庫鏈接進入搜索頁面，通過搜索關鍵字可以獲得所需的知識點，點擊對應的知識點可了解和學習詳細的知識信息。錄入的復雜預防與預警內(nèi)容也可在知識庫中進行瀏覽學習。

鉆井知識庫可與單井同一區(qū)塊同一層位進行關聯(lián)，在鉆井單井動態(tài)對鉆井過程中可能出現(xiàn)的井漏、溢流、遇阻卡等異常情況進行提示，及時指導現(xiàn)場鉆井施工，降低事故復雜。根據(jù)在實時數(shù)據(jù)預警中選擇的事故復雜展示其對應的處理內(nèi)容。在展示界面展示相鄰井號在該層位發(fā)生的事故復雜。

結合鉆井知識庫、鉆井設計、實鉆數(shù)據(jù)，開展單井動態(tài)分析和進度跟蹤分析，形成鉆井提速模板，提供智能的鉆井動態(tài)輔助決策方案，改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)指揮模式。

5、結論與建議

現(xiàn)代鉆井工程向著數(shù)據(jù)化、智能化方向不斷邁進，而鉆井知識庫是實現(xiàn)智能化的關鍵一環(huán)，通過建立專屬油田區(qū)塊的知識庫，為油田鉆井資料的收藏管理提供了便捷途徑，為人員培訓提供知識平臺，大大提高了現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的速度和能力。同時搭載強大的檢索功能、統(tǒng)計功能和推送功能，大大提升了知識庫的利用價值。鉆井知識庫當然也不是建好就一勞永逸，需要與時俱進，持續(xù)更新，緊跟鉆井技術進步的步伐，將知識庫不斷優(yōu)化和注入新活力，為實現(xiàn)智能化鉆井保駕護航。

參考文獻：

[1]徐艷芳，曹高輝，王學東，等.基于知識構建的老莊研究知識庫知識服務實現(xiàn)探析[J]，情報資料工作，2014，（1）：83～86.

[2]郭建明，基于本體的優(yōu)化鉆井知識庫系統(tǒng)模型的研究[J]，石油天然氣學報，2008，（01）：110-114.