智能化鉆井技術分析與發展趨勢

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的研究，在開采一些比較困難的石油井的時候，具有非常重要的價值。鉆井技術的智能化，可以讓石油的開采更加專業化，鉆井效率大幅度提高，鉆井質量快速提升，勞動強度大大減輕，可以大范圍減少事故的發生率，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和自動化技術的發展。智能化技術的應用，可以讓石油的開采變得方便和簡單。智能化程度的高低，不但代表著國家經濟發展水平的高低，而且代表著科學技術發展的先進程度。隨著經濟的發展，完全智能化的石油開采方式有著光明的發展前景。

1 智能化石油鉆井技術的特點

石油鉆井技術的智能化具有很多優點，其主要從以下幾個方面表現出來：1.石油探測解析；2.石油開采工具的使用；3.石油開采的實時監測和數據解析。

石油鉆井智能化的優點表現在探測方面，主要是指智能化可以加快石油鉆井的速度，減短石油開采時間，從資料搜集、解析和處理等方面，對石油檢測實行全方位計算機調控，對鉆井過程的每一個環節進行監控，保證施工的安全，提升施工技術，大大減少石油開采需要的時間，在最短的時間內高質量完成石油鉆井工程；

智能化鉆井技術，表現在開采工具方面，主要是完成開采工具的機械化。在原來的開采過程中，很多環節是由人工手動操作完成的，智能化以后，這些人工操作的環節將大部分完成機械替代，這可以在節省人工的條件下，大大降低石油開采人員的勞動強度；

高質量的石油鉆井工程，不僅要求高速準時完成鉆井工程，而且要求鉆井過程具有安全性。這就要求對鉆井過程進行實時監控。在井下，要安裝傳感器和監控器，對石油不同井段的壓力情況進行實時監控。讓鉆井軌道和鉆頭的精確度實現百分之百，讓鉆頭準確穿破石油層，憑借監控器對鉆井的動態進行實時解析；

對鉆井資料進行解析，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；提高石油鉆井的質量，大大提高石油鉆井的效率，有效保護國家的財產安全；

智能化鉆井技術，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，降低生產成本的投入；

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

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

2 智能化石油鉆井技術的進展

2.1 智能化計算機控制平臺

智能化計算機監控平臺能夠實施資料接收、資料解析、命令傳達等工作。這個監控平臺內部準備有數據資料庫，這個數據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算機監控中心，監控中心對這些資料進行解析和評測，假如評測結果在數據庫資料范圍內，就把這個結論直接反饋到井下；假如這個結論超過了數據庫資料的范圍，就要把這一結論和井下的工作人員進行溝通，實現雙方解決意見的一致。其次，要把這些資料進行整理、演繹，把有用的信息歸納到數據資料庫中，不斷對數據庫進行更新。也就是說，計算機監控平臺具有實時性、穩定性和安全性。這一監控平臺要根據修井現場的真實情況，對修井技術進行提高，實現計算機監控平臺對修井現場的三維可視化監視，實現真實、精確的監控效果，為教學科研的進行提供資料支持。一般情況下，數據通信接口平臺由兩個部分組成：一部分是修井操控平臺；另一部分是修井遠程操控體系。修井遠程操控體系是一種遠程操控軟件，這種軟件憑借對數據庫進行操作，實現和三維可視監控系統的連接。三維可視監控系統包括以下幾個方面的內容：（1）各種操控資料顯示區；（2）安全注意區；（3）操控規范提醒區和反饋區。

智能化鉆井技術是一個閉環鉆井體系。其主要集合了地質、旋轉等鉆井技術、隨鉆地震、智能傳輸等技術手段，其由地面監測體系和短程通信體系、井下工具和監測體系等工程系統組成。

2.2 智能化鉆井工具

智能化鉆井技術使用的工具，一般可以完成對數據的檢測和指令的執行。在保證智能化鉆井系統高性能的條件下，井下檢測工具要向微型化方向發展。其工具的智能化體現在檢測方面，主要包括數據的檢測、修井、通井等方面。這些環節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行固定，對鉆井工具生成導向力，智能化鉆井工具是旋轉鉆井的重心，可以減少地層巖性對鉆井工具的影響。接近鉆頭的技術參數能夠依靠傳感器，對鉆頭的實時工作情況進行監督，實現井下工作的安全、快速。

2.3 智能化鉆井供電系統

各種不同的鉆井工具，都需要耗費大量的電能，這就需要一個功能強大的供電系統。在這里，這個鉆井電力體系主要包括柴油機發電機組和應急發電機組。井下鉆井平臺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行分配，對電力體系具有保護效果。現在，有三種比較可靠的供電方式：高性能電池、渦輪發電機組、導線電力傳輸。在不遠的將來，電池的發展將逐漸向微型化和大容量方向轉變。

2.4 智能化通訊網絡

智能化通訊網絡體系主要是指信息在控制中心和智能化調控平臺之間實現雙向傳導，從而完成對鉆井的調控與鉆井資料的共享。在數據資料傳導的過程中，有很大的集成性特點，比方說強大的儲存量、快速的傳導性、方便的交流性以及廣大的延伸性和高度的穩定性。同時，這些通訊技術還具有強大的資料解析能力和幫助決策能力。智能化鉆井技術可以完成數據的實時傳導、以及井下數據資料的檢測和傳導，實現井下和地面之間的通信連接，既能夠實現井下信息的傳遞，也可以完成井上指令的下達。

2.5 智能化信息傳輸技術

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

3 結束語

石油鉆井技術實現智能化以后，可以大大減少成本的投入，減低安全事故發生的幾率，減少石油鉆井耗費的時間，提升鉆井的效率，這為以后石油開采的發展指明了方向。

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