钻井信息技术

在分析钻井工程技术发展现状和趋势的基础上,剖析了钻井信息技术面临的形势和挑战,指出钻井信息技术必将在石油勘探开发领域产生巨大效益。从钻井工程设计、构建数字化钻井施工模式、钻井工程信息采集传输、生产组织、管理决策和钻井技术研究等方面分析了钻井工程中的信息应用模式,介绍了国内比较成熟的钻井信息应用软件及其功能。认为钻井信息技术的三大重点发展方向是：以随钻地震、随钻测量技术、智能电子钻柱技术等为代表的自动化信息采集技术;基于WITSML标准的井场信息集成与传输技术;以钻井模拟系统和专家系统为代表的智能决策系统技术。     

基于数字化抽油机的智能化井场监控系统

结合延长油田定边采油厂数字化油田试验项目,研究采用数字化抽油机、摄像机、无线网桥、RFID及监控中心构建数字化油田智能化井场监控系统。数字化抽油机是智能监控系统的核心,具有信息采集、数据传输与组网和智能控制等功能。实际运行表明,该系统能实现对井场工况、井组采油数据以及抽油机运行状态与参数进行实时智能监控,井场无人值守,提高采油效率21.08%;同时,该系统有助于采油厂实施精细化生产管理和标杆管理,降低了油田的生产运营成本,提高了生产管理效率和安全环保监管水平。     

井场设备采集信息远程传输系统研究与应用

目前国内外石油公司都非常重视钻井设备现场信息的利用工作,但是与国外相比国内的井场信息化建设还存在一些如系统数据与功能集成度不高、扩展性不强等问题。为中石化河南石油勘探局开发了井场设备采集信息远程传输系统;从系统原理、技术架构、系统开发、系统功能及系统应用等方面进行了阐述。该系统可为勘探开发决策、生产管理和基础地质研究工作提供良好的技术和数据支持,而且与现有的工作相融合,提升了不同层次用户的工作效率。该系统的成功开发与应用可以为各油田井场信息化建设向更高层次发展提供借鉴。     

录井技术现状及空间拓展探讨

在介绍岩屑录井微观定量分析、可视化,由"关注岩屑"向"关注钻井液"转化和构建"数字化井场"等录井技术发展概况的基础上,认为地球化学技术、信息技术和自控技术等高新技术也将在录井工程领域得到广泛应用。录井技术的发展趋势是资料采集向数字化、定向化、一体化、信息化方向发展,数据采集由"地面"向"地面和井下"发展,而且录井技术服务对象多元化。不同石油地质条件、不同钻井技术条件下的录井技术将形成技术系列,资料解释向一体化、标准化、智能化方向发展。针对录井现状,提出了最近几年发生的重大钻井事件给录井带来了机遇,提出了依靠技术拓展发展空间的思路,录井应强化从钻头、管具、地层压力到H2S的全方位监测与预警,强化综合录井监测功能,提供"导向+定向"一体化服务,延伸录井在油田开发的服务空间,进行区块地质研究,并开展为非石油能源工业勘探开发服务。     

浅谈录井信息的分类、意义、作用及应用

井场信息化是现代石油勘探与开发的需要。该文从录井信息的角度，探讨了各种信息的分类方法、意义和作用；详细阐述了录井信息在建立地质剖面、发现油气水层、储集层评价和钻井监控方面的具体应用情况；在此基础上，对录井信息采集、处理及应用前景进行了展望。相信对加速井场信息化建设、提高录井信息的应用程度和水平以及推动录井技术的发展具有重要作用。     

基于物联网的油田井场安全监控预警系统

物联网是数字化油田迈向智慧化油田的基础。结合延长油田物联网智慧化油田建设项目,开发基于物联网的油田井场安全监控预警系统,确立安全监控预警系统物联网架构,分析井场安全要素与预警监测因素集,提出基于模糊层次分析法(AHP)的安全监控预警模型以及安全智能决策流程。系统由安全信息采集、传输、预警与决策三部分构成,对井场生产工艺参数、设备状态信息、泄漏、防盗等实时监测,通过无线与有线网络进行井场安全数据与状态信息集成,实现安全监控预警与智能决策。该系统在数字化油田安全生产与安全管理中发挥了重要作用,具有一定的应用推广价值。     

地质录井信息采集管理系统

计算机信息化技术的发展,为井场信息集成与传输创造了条件。为了将井场源头录井信息直接输入勘探数据库,避免二次录入的麻烦,介绍了地质录井信息采集系统的设计规范,系统软件结构、数据录入流程以及数据录入格式、安全管理、数据查询和数据传输等方面的内容,提出在录井生产业务处理系统基础上,通过优化数据流程,解决勘探数据库数据采集的一次性录入问题,实现数据共享,从而提高录井信息采集质量和决策效率。     

油气井随钻实时可视决策系统

石油钻井技术水平的提高，计算机信息及网络技术的迅速发展，促使油气钻井过程中的信息共享已成为现实。中法渤海地质服务有限责任公司为适应这一发展的需要，开发研制了油气钻井过程实时可视决策系统。围绕该系统的3个组成部分——数据采集、传输和钻井跟踪决策，简述其功能和整个系统的工作流程、特点和优势，介绍了钻井、录井、测井等井场协同作业方与后方指挥决策部门多方协作钻水平分支井的应用效果，验证了系统的可行性和可靠性．阐述了系统的研发及应用对推动井场信息化、数字化进展，进而实现群体科学优化钻井的重要作用。     

长庆油田井场和增压站数字化监控系统

基于计算机技术、无线通信技术、网络视频技术、传感器技术以及控制技术的井场和增压站数字化监控系统,可实现井站生产过程的数据监测和关键过程控制,提高生产过程的精细化管理水平,降低工人劳动强度。长庆油田的井场和增压站采用了数字化监控系统,文章介绍了该系统的组成、功能以及主要监控内容。通过对井场、增压站基本生产单元生产过程的监控,完成数据的采集、过程监控和动态自动分析,及时发现和解决问题,维持井场的正常生产。通过"同一平台、信息共享、多级监视、分散控制",达到强化安全、过程监控、节约人力资源和提高效益的目的。     

井场信息系统建设体系结构

对井场钻井数据实时远程传输的研究和实践进行了总结,从数据远传作用、数据远传通信方式、数据通信网络体系结构、未来发展等几个方面对井场数据远程传输进行了探讨。     

中国录井业务现状及发展对策

从录井资料采集、资料处理、解释与评价、装备与软件、录井信息等方面总结了中国录井技术发展现状,以及录井技术在勘探开发中对油气水层的及时发现与准确评价、钻井提速、区域地质研究、井位优选方面所做的贡献,全面分析了行业发展针对复杂油气藏评价、钻井新技术的应用、管理因素制约、国际市场竞争所面临的挑战。强调了做好行业发展规划、建立有效的科研体系、加快科学技术进步、加强录井学科建设、注重录井人才培养、夯实行业发展基础的重要性,提出了积极推进管理体制改革、加强录井技术交流与合作、拓宽企业发展空间、实施国际化战略、强化行业自律等行业可持续发展对策,总结出加速9项成熟录井技术推广,攻关研究与完善实时流体分析、工程预警、非烃检测、硫离子检测、光谱检测和钻具振动频谱分析6项技术,探索随钻井下气体检测、渗透膜、随钻地震监测和远程录井4项前沿技术的新思路。     

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。     

钻井工程决策支持系统关键技术

国内自主研发的钻井软件有的仅能进行辅助设计,不足以支撑专家团队的讨论决策;有的只专注于数据传输或部分风险的预警,功能覆盖面窄,没有形成全面的决策信息支持体系.针对钻井设计论证和钻井施工两个阶段的专家决策需求,开展了系统功能设计及关键技术研究,基于SOA软件架构和插件式开发方法,研制开发了易于扩展的钻井工程全过程决策支持系统DrillAdviser,实现了工程地质信息与钻井工程信息的深度融合,功能覆盖了钻井工程设计论证、施工过程优化、钻后分析等关键技术环节,可为专家决策提供多源异构信息实时融合、二维及三维图形显示、计算模拟、协同讨论等决策支持手段,初步解决了钻井决策支持软件功能单一、多领域信息融合不足等问题.在国内外多个区块的实际应用表明,DrillAdviser设计合理,能解决实际问题,且效果良好.      

数字孪生技术在钻井领域的应用探索

在简述数字孪生技术的由来及分析石油行业钻井领域数字孪生技术研究现状的基础上,提出了钻井井筒数字孪生、地质环境数字孪生、钻机数字孪生、井下动态过程仿真、物理–数字孪生体实时交互等关键技术,设计了钻井数字孪生技术在钻前模拟预测与优化、疑难井施工团队协作预演、随钻预警与决策、钻井远程控制、钻井设备预测性维护、钻井实训等6大应用场景,提出了钻井数字孪生系统的研发重点,并分析了钻井数字孪生技术研发的难点与对策。研究结果为加快数字孪生技术在钻井工程领域的应用,促进钻井工程数字化、智能化转型提供了技术借鉴。      

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。     

2022 年 2 期目录

油气井工程数字化和智能化对于增加油气井产能、降低操作成本、降低钻井成本和提高HSE管理水平等具有重要作用。“十三五”期间,中国海油通过理论创新和科研攻关,完成了油气井工程数字化和智能化总体布局,并取得阶段性成果,基本实现了作业智能化、设计协同化和管理精细化。详细介绍了中国海油油气井工程数字化和智能化成果,包括eDrilling钻井系统、钻井参数大数据分析系统、井下钻井参数测量及信号短传系统、深水钻井早期溢流监测系统、井下光纤监测系统、钻完井一体化设计平台、钻完井数据报送系统、信息展示系统和数据分析系统等,并针对存在的信息孤岛、复合型信息化人才紧缺等问题,指出要坚持数字化技术“不为我所有、但为我所用”的理念,积极探索与国内外先进互联网、智能化专业公司在油气井工程领域的深化战略合作,提升自主创新能力,推进“产学研用”结合,扎实推动中国海油油气井工程数字化和智能化研究与应用,助力中国海洋石油工业的高质量发展。      

控压钻井试验检测系统研制开发与应用

控压钻井试验检测是一项综合控制技术,对开发和研制控压钻井系统至关重要,国内外均没有用于成套控压钻井技术与装备实验和测试的井下工况模拟方法和装置^［1］。为此,自主研制了一套全尺寸的控压钻井试验检测装置系统。介绍了该系统的装置组成、工艺特征和技术参数,分析了该系统的测控软件开发、工艺过程的模拟、评价方法及模型建立和系统单元测试与整体联调等关键技术。现场应用结果表明：该系统安全可靠,运行1 000余次无故障,测试过程与现场工程实际能较好吻合,能综合模拟正常钻进、开泵、停泵、起下钻、井漏、井涌等不同井下工况情况,为国内研制、开发和出厂检测控压钻井系统提供了一种快速检测平台,保证了控压钻井装备的安全、可靠运行。     

井场硫化氢动态监测系统设计及研究

针对石油天然气井场安全生产需求,本文详细阐述了一款井场硫化氢监测系统的设计方案及软、硬件设计过程。监测系统利用成熟的单片机技术及虚拟仪器技术,以混合信号处理器MSP430F149作为现场控制器件,通过扩展外围信号调理电路、Flash数据存储器、RS485接口芯片以及相应的硫化氢监测探头,并将获得的数据传送至上位机进行处理,实现了在井场环境下多路硫化氢浓度实时监测及报警功能,对提高石油天然气生产现场安全保障具有实际意义。     

井漏处理系统应用软件的开发

在综合应用多种理论技术和多学科交叉的基础上编制了一个井漏处理系统应用软件,该软件采用系统模拟分析技术,通过建立渗漏问题多相流议程的数值计算模型和裂缝在流体压力作用下张开延伸的PK与PKN模型,实现了渗漏和裂缝漏失的动态模拟计算,其功能包括钻井井漏设计,现场处理分析和完钻数据处理,具有效率高,精度好,适应性强等优点,并在中原油田得到了初步研究,该软件采用Power Builder语言开发,同时具备数据库管理和工程设计计算能力,结合模块化设计方法,菜单驱动和多文档案管理窗口技术,并将处理结果以文本文件,各类数据和图形等多种形式输出或打印,使用十分方便。     

智能钻井技术研究现状及发展趋势

随着油气勘探开发逐渐向非常规、低渗透、深层、深水等复杂油气领域发展,钻井工程在安全、经济和效率等方面面临一系列难题和挑战。基于大数据和人工智能等前沿技术的智能钻井技术,有望实现钻井过程的超前探测、智能导向、闭环控制和智能决策,从而大幅提高油气井产量和采收率,降低钻井成本,近年来已成为国内外研究热点。详细介绍了国内外智能钻井关键技术的发展现状,包括井眼轨道智能优化、钻速智能优化、智能导向钻井、井下闭环调控、智能监测与决策等技术,并分析了国内外智能钻机、智能钻杆、智能钻头、智能控压钻井系统和智能导向钻井系统等装备的主要进展,指出基于我国人工智能技术的高速发展,需要加强钻井工程与前沿理论、技术的跨界融合,强化协同创新,建立完善的智能钻井理论与技术体系,为实现我国复杂油气资源高效勘探开发和油气发展战略提供技术支撑。