這個數(shù)智系統(tǒng)，提高破巖效率超15%

面對復(fù)雜地質(zhì)挑戰(zhàn)，石油工程技術(shù)正在更快、更優(yōu)、更智能。

中石化石油工程技術(shù)研究院（簡稱工程院）緊跟“以科技之手端牢能源飯碗”的新需求，積極探索信息技術(shù)與石油工程技術(shù)領(lǐng)域的融合應(yīng)用，歷經(jīng)13年持續(xù)攻關(guān)和迭代，研發(fā)形成了“數(shù)據(jù)一體化分析和優(yōu)化助力石油鉆井智能分析與遠(yuǎn)程決策”技術(shù)（石油工程決策支持系統(tǒng)PEAdviser）。

近日，該技術(shù)案例成功入選工業(yè)和信息化部辦公廳首屆2024年工業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)要素應(yīng)用場景典型實踐案例。

數(shù)智驅(qū)動 催生變革

“進(jìn)入螞蟻體后，起鉆有掛卡。”“注意下鉆過程中，經(jīng)過螞蟻體井段的坍塌風(fēng)險”……

2月7日9時，在石油工程決策支持系統(tǒng)工作室，遠(yuǎn)在千里之外的建南區(qū)塊紅頁24-2HF井起鉆情況清晰展現(xiàn)在大屏上，入井?dāng)?shù)據(jù)不停變動更新。10多名來自地質(zhì)、油藏、鉆完井等多學(xué)科領(lǐng)域的專家正通過系統(tǒng)一邊查看鉆頭磨損情況，一邊與現(xiàn)場人員討論分析研究解決方案。

“石油工程決策支持系統(tǒng)具備井場數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程匯聚、云端共享、決策指令遠(yuǎn)程傳遞和‘井場—后方—井場’全流程在線決策、協(xié)同閉環(huán)管控功能，不僅擁有100%自主知識產(chǎn)權(quán)，而且核心技術(shù)經(jīng)鑒定已達(dá)國際先進(jìn)水平?！惫こ淘喉椖控?fù)責(zé)人李昌盛介紹說。

我國油氣鉆探開發(fā)目標(biāo)向著深層、超深層及頁巖氣等非常規(guī)資源領(lǐng)域，復(fù)雜地質(zhì)和工程條件帶來的漏、噴、塌、卡等工程技術(shù)難題和風(fēng)險激增，油氣產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展面臨安全和效益的雙重挑戰(zhàn)。

技術(shù)瓶頸催生變革。工程院敏銳洞察并抓住數(shù)智變革契機，2010年啟動了工程技術(shù)與信息技術(shù)深度融合研究，在中國石化集團(tuán)公司信息部支持下與勝利油田鉆井院共同組建了石油決策系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊，提出了“信息化技術(shù)與石油工程裝備技術(shù)一體化建設(shè)”思路，全面開展了石油工程技術(shù)數(shù)智化轉(zhuǎn)型研究。

“數(shù)據(jù)一體化分析和優(yōu)化助力石油鉆井智能分析與遠(yuǎn)程決策”技術(shù)的核心成果是石油工程決策支持系統(tǒng)PEAdviser。系統(tǒng)可支持15種巖石力學(xué)和地質(zhì)力學(xué)參數(shù)鉆前預(yù)測、隨鉆監(jiān)測和鉆后分析，實現(xiàn)漏、噴、塌、卡等7種井下復(fù)雜情況早期預(yù)警及最優(yōu)參數(shù)智能導(dǎo)航，將破巖效率提高15%以上。同時，基于地震、測井和隨鉆數(shù)據(jù)聯(lián)合建模，系統(tǒng)構(gòu)建了鉆井導(dǎo)航模型圖，能預(yù)測出層風(fēng)險、把控鉆進(jìn)方向，施工KPI分析模塊劃分了27種井下工況，可全方位精準(zhǔn)支撐鉆完井施工監(jiān)測、分析優(yōu)化和科學(xué)決策。

自主攻關(guān) 成功應(yīng)用

“經(jīng)過多次升級，該系統(tǒng)集成了井筒風(fēng)險預(yù)警、鉆井參數(shù)優(yōu)化、三維地質(zhì)導(dǎo)向、自動化固井、壓裂遠(yuǎn)程監(jiān)測、施工KPI分析六大模塊，涵蓋工程監(jiān)測、風(fēng)險防控、隨鉆計算、工藝分析等40余項核心功能，貫穿了鉆完井全周期的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和技術(shù)決策支持，實現(xiàn)了對國外技術(shù)的完全替代。系統(tǒng)可同時在線管理數(shù)百口井，保證穩(wěn)定運行?！惫こ淘簩＜覐埡閷毐硎尽?/p>

智能系統(tǒng)，神通廣大。然而，研發(fā)之路卻并非一帆風(fēng)順?！把邪l(fā)初期，國內(nèi)資料短缺，從功能設(shè)計到算法研究每一步都舉步維艱?！睉浧鹧邪l(fā)過程中無數(shù)個不眠之夜，李昌盛感慨地說。

為提升系統(tǒng)的適用性，研發(fā)團(tuán)隊深入各油田生產(chǎn)一線、井場調(diào)研，同各施工方交流，綜合業(yè)務(wù)需求，初步提出“地質(zhì)、油藏、鉆完井一體化管理”的思路，依托石化智云將鉆測錄試、壓裂及試油氣等專業(yè)融合，構(gòu)建多專業(yè)、多維度、多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)分析支持體系。通過上百次完善算法、上千次測試功能，終于實現(xiàn)了地質(zhì)、油藏、工程技術(shù)和大數(shù)據(jù)平臺相互融合。

形成軟件只是第一步，更大的難點在于落地應(yīng)用。一次次現(xiàn)場走訪推廣后，研發(fā)團(tuán)隊與西北油田達(dá)成了合作意向。順北油田井位偏遠(yuǎn)且網(wǎng)絡(luò)條件差，他們就帶著衛(wèi)星設(shè)備跑井、背著電腦測試軟件，一次次及時解決了問題，讓油田企業(yè)嘗到了數(shù)字化技術(shù)帶來的甜頭，一步步打開了軟件應(yīng)用市場的大門。

“西北油田井場分散，傳統(tǒng)監(jiān)督需一井一隊。系統(tǒng)上線后，我們構(gòu)建了遠(yuǎn)程監(jiān)督工作模式，實現(xiàn)了對順北及塔河主體區(qū)塊的鉆井異常和復(fù)雜故障的常態(tài)化實時跟蹤和管控，大幅提升了預(yù)警準(zhǔn)確率、降低了誤報率，對漏、噴、塌、卡等鉆井復(fù)雜故障實現(xiàn)了高精度預(yù)警。現(xiàn)在，3名值班監(jiān)督就可以在后臺并行管控40余口井?！蔽鞅庇吞锉O(jiān)督管理中心黃永明說。

目前，該技術(shù)已在西北、中原、勝利等油田的2135口井實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，避免事故損失1.6億元，節(jié)約成本3.7億余元。其中，福深熱1井、新橋1井、昆侖1斜井等重點井鉆井提速15%以上，頁巖優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率100%，風(fēng)險預(yù)測準(zhǔn)確率大于90%。

高效協(xié)同 精準(zhǔn)決策

進(jìn)入系統(tǒng)控制臺，記者看到從重慶涪陵到塔里木盆地、從海301井到庫深1井，數(shù)十口施工井的井況信息實時更新。隨手點開任意一口井的信息界面，就能實時查看現(xiàn)場鉆井施工狀態(tài)。

“該技術(shù)在鉆井參數(shù)優(yōu)化、大數(shù)據(jù)分析、井筒風(fēng)險預(yù)警等方面形成了技術(shù)優(yōu)勢，大幅提升了施工效率、作業(yè)質(zhì)量，降低了人員高壓作業(yè)風(fēng)險。系統(tǒng)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)以經(jīng)驗為主的鉆井決策方式，讓地層變得可見，風(fēng)險變得可控、可防?！睆埡閷氄f。

建南區(qū)塊紅頁12HF井井場，工程院駐井支持專家張文平通過系統(tǒng)第一時間向鉆井作業(yè)施工隊發(fā)出風(fēng)險預(yù)警。同時，遠(yuǎn)在北京的工程院石油工程決策支持中心工作室，不同專業(yè)的專家通過系統(tǒng)查看該井的最新鉆井信息，立即與現(xiàn)場人員討論解決方案?！叭ツ?，華北石油工程公司J58-8井僅用16.21天就安全完鉆，使用的就是我們這個系統(tǒng)。”張文平說。

J58-8井是華北石油工程公司部署在鄂爾多斯盆地東勝氣田的評價井，設(shè)計井深3562.21米，鉆井周期僅22天。這口井的施工面臨著地層微裂縫發(fā)育、易漏失垮塌等難題，不僅時間緊而且施工難度大。該井二開鉆進(jìn)到馬家溝組時鉆速下降，按照傳統(tǒng)經(jīng)驗會判定起鉆更換鉆頭或螺桿以提高鉆速。當(dāng)時，工程院專家團(tuán)隊通過系統(tǒng)鉆井導(dǎo)航模型圖、施工KPI分析模塊等功能提供的數(shù)據(jù)分析判斷鉆速降低是地層因素，堅持“一趟鉆”鉆進(jìn)并根據(jù)井筒水力學(xué)監(jiān)測提出井底壓力控制措施，有效克服了漏失難題，最終實現(xiàn)了二開“一趟鉆”進(jìn)尺3169米，創(chuàng)氣田單只鉆頭進(jìn)尺最高紀(jì)錄，縮短施工周期5.79天。

“這種‘北京+甲方+井場’的遠(yuǎn)程支持新模式，打破了地域限制，實現(xiàn)了施工各方的無縫連接與高效協(xié)同，可以為鉆井作業(yè)提供更精準(zhǔn)的技術(shù)指導(dǎo)和決策支持?！睆埡閷氄f。

責(zé)任編輯：鄭 丹

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中石化石油工程技術(shù)研究院石油工程決策支持系統(tǒng)助力鉆探開發(fā)再高效。