钻井工程数据库的研究和设计

随着钻井技术和信息技术的飞速发展,科学合理地利用钻井信息对钻井工程管理和决策起着越来越重要的作用。建立一个全面、合理、详细、标准的钻井工程数据库是高效应用钻井信息的关键。在对钻井工程数据库的需求进行详细分析的基础上,通过概念设计、逻辑设计和物理设计3个阶段分析并设计了钻井工程数据库。设计的钻井工程数据库是钻井工程设计和工艺软件的数据存储和管理的基础,支持该软件所有的计算分析模块,达到了各计算模块之间数据共享和减少重复录入的目的;设计的钻井工程数据库符合钻井业务流程、内容全面详实、性能高效、表结构优化、具有良好的可扩展性。统一的钻井工程数据库的建立使海量钻井数据的有效存储成为可能,为进一步的钻井数据挖掘和分析奠定基础。     

钻井工程软件一体化集成平台V1.0研发

针对我国各油田缺乏具有代表先进钻井技术水平的钻井工程设计软件平台的现状,研发了钻井工程软件一体化集成平台V1.0,主要包括钻井数据管理系统、软件模块集成管理框架、井身结构编辑与绘制、钻具组合编辑与绘制、井眼轨道设计及三维可视化绘制等钻井软件通用基础模块。研发的钻井工程软件一体化集成平台V1.0已经在钻井工程设计软件中进行了应用,收到了很好的反响。     

钻井工程设计集成系统研发及应用

钻井工程设计集成系统是一套面向钻井工程设计部门,辅助钻井工程师完成直井、定向井、水平井等多种井型工程设计的钻井系统软件。系统基于钻井工程软件平台架构和统一的数据库,遵循中国石油勘探与生产分公司的钻井设计文本,结合中国石油各个油田的最新钻井设计格式要求,优化钻井设计流程、细化软件设计界面,提高了钻井设计数据的使用效率。具有井眼轨迹设计及防碰扫描、井身结构编辑与绘图、套管柱设计及下套管分析、钻头及钻井参数设计、钻柱设计及阻力扭矩分析、钻井液与完井液设计计算等功能,可根据用户需要自动生成订制格式的钻井工程设计文本。现场应用表明,软件的功能模块和计算准确性与国外同类钻井软件相当,可满足钻井工程设计与分析要求。该钻井工程设计集成系统提高了我国钻井工程设计和工艺软件的自主创新能力和原创性技术研发能力,增强了中国石油钻井工程核心竞争力,为我国钻井技术的信息化、自动化和智能化的发展做出了贡献。     

ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件

随着石油勘探开发转向深部复杂地层和钻井工程设计与施工的精细化,钻井工程对软件的依赖性正逐步增强。为了拥有适合于中国石油当前和未来发展需要的钻井工程软件,中国石油集团钻井工程技术研究院经过"十一五"科技攻关,开发了具有自主知识产权的ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件,初步解决了我国钻井软件长期依赖于国外软件的局面,基本满足了国内油田钻井工程设计与施工分析的需要。文章对ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件在功能、特点、关键技术和解决的主要问题等多个方面进行了阐述,详细介绍了该软件开发的控压钻井设计与分析系统、地层压力预测分析与监测系统、岩石力学分析系统、钻井液设计及分析系统、固井工程设计与分析系统、欠平衡(气体)钻井设计与分析系统、钻柱力学分析系统、钻井数据库管理系统、钻井实时监控与技术决策系统等功能与应用。     

国外石油钻井软件的发展现状

在钻井工程设计软件方面,国外从20世纪80年代开始研究,目前已推出多种商业化的软件产品。这些钻井工程软件系列全、覆盖面广,经过长期现场应用改进,模型计算准确、运行稳定,用户认可程度高。文章详细阐述了Landmark、Drilling Office、Paradigm、DrillNET等几款主流钻井软件产品,以及部分针对特殊工艺的专业钻井软件的功能特点和特色技术,分析了我国钻井软件研发与国外的差距,指出开发具有自主知识产权的产品已势在必行,今后发展趋势应是信息集成一体化、三维可视化和钻井智能化。     

关于钻井计算机应用发展的几点浅见

对钻井系统信息化建设、钻井仪表自动化及生产数据采集、钻井数据库建设及钻井工程软件的开发与应用、高层次钻井软件的开发应用等方面进行了现状分析,并提出了一些见解。     

利用钻井数据库搭建远程钻井辅助决策规划

网络数据库作为数据管理的最新技术在我国各个行业中已得到广泛的普及和应用, 并大大地推动了行业的技术进步。目前石油钻井专业也开发了多个数据库, 但基本还停留在简单查询和输出部分统计报表的水平上, 并没有真正发挥数据库的作用。文章通过分析目前钻井数据库应用中存在的问题, 提出了利用钻井数据库和国内外先进钻井工程计算软件, 以及钻井知识库整合搭建钻井远程决策系统的思路, 从而使钻井数据库和引进的工程计算软件一起充分发挥各自的功能, 进一步提高钻井公司的管理与施工水平, 为石油天然气勘探开发研究工作提供更好的服务。     

基于XML的多源异构钻井数据集成与共享平台

论述了钻井工程数据管理的现状和未来的应用需求,分析了传统的钻井应用软件系统的不足,提出了在计算机网络支持下将各种钻井数据进行集成与共享的方法.运用XML技术和WITSML标准构建了一个多源异构钻井数据集成与共享平台,详细描述了平台的体系结构、技术构架及其实现方法.该平台能充分利用现有的系统资源,实现钻井现场、基地或分公司以及公司总部的一体化数据集成与共享,可提高钻井工程管理与决策的效率和准确性,实现钻井工程数据的共享应用.     

钻井工程设计集成系统V2.0

钻井工程设计集成系统V2.0包括设计任务管理、井数据管理、钻井工程设计、钻井工程设计规范数据等数据管理模块以及井眼轨迹设计、井身结构设计、套管校核、钻柱设计及校核、水力学计算等计算功能模块,具有丰富的钻井工程设计、计算分析和技术决策功能,可以完成直井、定向井、水平井等多种井型的钻井工程设计和分析计算,支持以中国石油钻井工程设计模板和自定义模板为标准自动生成设计文本。在常规钻井设计方面具备了与国际先进钻井软件相同的功能,同时增加了满足国内钻井设计特殊需求的新功能。已在中国石油的油田公司和工程公司安装120多套,培训相关设计人员132人次;满足了常规钻井设计需求,实现了数据资源共享,保障钻井的数据安全,提高了钻井设计与施工水平。     

钻井工程软件的现状及发展趋势

随着钻井工程施工向复杂地区的扩展以及钻井新工艺、新技术的发展,钻井工程越来越依赖于软件系统的支持,如井眼轨迹设计、大斜度井/长井段水平井摩阻扭矩分析等。文章介绍了国内外钻井工程软件现状和功能特点,重点说明了目前国内钻井软件系统进展情况和取得的成果。经过"十一五"科技攻关,已经开发出具有自主知识产权的钻井工程设计与工艺软件,初步解决了我国钻井软件长期依赖于国外软件的局面,基本满足了国内油田钻井工程设计与施工分析的需要。     

数字化钻井系统信息资源的开发利用问题研究

数字化钻井系统信息资源的开发利用是数字化钻井系统设计的重要问题,其信息资源包括钻井参数、生产运行和管理参数等。在钻机设计之初就应将获取信息资源的物理单元作为数字信息组件模块进行机电一体化设计,使其成为钻井现场局域网的节点,使钻井系统信息资源在钻井工程设计与管理、钻井数据库与专家决策、钻井操作监控与管理等方面得到充分利用。     

一体化钻井工程设计平台研发与实践

钻井工程设计是钻井作业安全顺利实施的基础,是甲方施工指令的集中体现,更是钻井提速提效的
科学依据,持续提高设计质量是各油田的一项长期重要工作。国内各油田的钻井工程设计格式和流程大体相同,
但综合性钻井工程设计软件较少、邻井实钻资料分析功能欠缺、关键模块的计算方法陈旧等问题依然比较突出,不
能完全满足塔里木、四川等地区超深复杂井安全快速钻井需求。为此,塔里木油田根据自身技术需求,在原来《钻
井工程设计系统》Ｖ１．０版本的基础上,开发了新的钻井工程设计平台。该平台集钻井数据库、知识库、先进计算模
块、图形处理系统、文档集成与管理系统于一体,基本满足了油田超深复杂井钻井工程设计技术需要,有力提高了
设计质量和效率。     

海洋石油实时智能钻井辅助决策技术进展

近年来中国海洋石油集团公司积极进行数字化转型,引入了实时智能钻井辅助决策系统。基于该系统形成了作业效率实时统计分析、摩阻扭矩及水力学参数模拟预测、基于多源信息的地质工程一体化地层压力实时监测等数字化关键技术,为高难度复杂井提供了实时数据监测、工程风险模拟及作业方案优化服务,应用效果良好。结合当前现状,未来还需进行高阶的人工智能实时辅助决策技术研究,开展工程软件自主化研发,利用地震、钻井、录井、测井等资料建立更加全面、智能的地质工程一体化钻井工程管理平台,有效识别诸如卡钻、溢流、井壁坍塌、井漏等钻井工程问题,形成历史数据与实时数据联动的地质-工程-信息技术一体化的智能、安全、高效的钻井技术。     

DBS系列数控变频电动钻机

为实现安全、高效、低成本钻井,应用机电液数字通讯和经济一体化技术,研制了电动、变频、数控(DBS)系列数控变频电动钻机。DBS钻机集成应用了交流变频、矢量控制、总线通讯、数字可编程序控制和计算机技术,建立起数字化、信息化、智能化平台,使钻机实现全数字控制功能,并为以后建立钻井工程数据库和远程钻井支持系统、实现智能优化钻井奠定了基础。经工业性试验表明,钻机设计新颖、性能先进,为钻井装备的升级换代和智能优化钻井提供了先进的设备。     

钻井数字孪生系统设计与研发实践

数字孪生技术作为智能钻井的理想范式，已呈现出巨大潜力，但由于钻井工程具有复杂工业系统的特性，数字孪生技术研发难度大，目前尚处于起步阶段。为此，在分析石油行业数字孪生技术发展现状的基础上，厘清了钻井数字孪生涉及的6项支撑技术，结合钻井工程业务需求，设计了钻井数字孪生系统的整体架构并详述了其功能及模型设计。通过井场数据标准采集、机理计算模型耦合及三维动态融合显示3项研发试验，从技术角度验证了钻井数字孪生技术落地应用的可行性。研究认为，构建钻井数字孪生系统，应以钻井工程数据为数据基础，基于业务需求进一步构建“机理+数据”的双计算核心，研发孪生体模型和业务应用模块，并将其作为载体，最终实现钻井数字孪生系统的应用。研究结果对推进数字孪生技术在钻井工程中的应用具有重要意义。     

国内外钻井工程软件对比及对国内软件的发展建议

石油勘探开发向复杂深层领域扩展,导致钻井工程设计与施工越来越复杂,对钻井工程软件的依赖性逐步增强,而国内钻井工程软件与国外钻井工程软件相比,有很大差距。介绍了国内外钻井工程软件的开发过程和应用现状,对比分析了国内外钻井工程软件的差别,并结合我国钻井工程软件开发和应用过程中存在的问题,提出我国钻井工程软件的发展要遵循软件开发的一般规律,要有明确的用户定位并解决软件开发相关的基础理论模型等关键问题,阐述了钻井工程软件的总体研究思路和总体技术路线,指出要重视钻井工程软件集成平台和单项专业软件的研发以及钻井工程软件的测试和维护。指出钻井工程软件的开发在注重整体规划的同时,应是平台先行、滚动开发、持续集成,选择一个单项专业软件作为开发重点并加强推广应用,形成具有自主知识产权的成熟实用的钻井工程软件。     

井筒工程“大数据”的建立与应用实践

在目前中石油各油田都自建很多专业数据库,各专业也开发了多个数据库,专业信息系统缺乏统一规划和建设,重复建设现象多,专业与专业之间无法共享信息数据和资源,内部信息孤岛严重,还给一线工程师带来了繁重的负担。文章通过井筒工程一体化数据库建立与应用实践,形成了跨专业数据库的整合与管理的方法,并提出了"大数据"在钻井工程中应用。大数据是未来石油信息技术发展的基础,也是川庆钻探公司向信息化、智能化管理转变的必经之路。文章提出的方法及应用对石油行业如何用好"大数据"具有一定的借鉴意义。     

科研促进钻井工程设计教学

钻井工程设计是石油工程专业钻井方向学生的核心主干课程之一,开设该课程的目的是使钻井方向学生能够快速将在学校所学的知识运用于现场。本文在阐述钻井工程设计目的、内容的基础上,介绍了如何将科研运用到钻井工程设计的题目拟定当中,以及在钻井工程设计教学过程中怎样利用科研来促进教学。     

页岩气一体化开发钻井投资优化分析方法研究

中国页岩气大规模开发处于起步阶段,钻井计价方法不够科学是一个比较突出的钻井投资优化管理问题。研究提出一套"计价方法一体化+标准井管理"的钻井投资优化分析方法。计价方法一体化就是建立满足油气勘探开发项目建设全过程管理需要的钻井工程计价方法体系,前提是需要建立统一规范的钻井工程工程量清单计算规则、钻井工程造价项目构成、钻井工程全过程计价标准体系。标准井管理是建立若干个标准井工程,用于科学投资决策和钻井生产组织,主要表现为6种作用。上述方法用于中国石油2021—2030年页岩气发展专项规划的开发井投资测算和降本增效优化分析,介绍了钻井生产力水平分析和预算定额、概算定额、概算指标、估算指标、参考指标的编制以及钻井投资测算方法和结果。     

钻井工程信息的综合开发与利用

钻井工程信息的综合开发与应用,是实现钻井工程的科学预测和决策,提高钻井管理水平和经济效益的主要途径。确立钻井工程信息资源,建立起良好的数据管理、传递及共享机制,是钻井信息综合开发与利用的前提。但是,真正实施钻井工程信息开发还面临许多问题,需要认真研究并着力解决。钻井相关信息的综合利用是钻井工程评价的基础,实现科学决策与管理,降低钻井成本,提高钻井经济效益,是综合利用钻井信息进行钻井工程评价的目的。