淺談石油鉆井自動化技術應用

尹東流

（中海油田服務股份有限公司，河北廊坊 065201）

0 引言

石油能源是重要的戰略能源，對于社會發展和國防力量建設具有重要意義，其生產工藝是國家綜合實力的體現。石油鉆井技術是開采石油的關鍵工藝，石油鉆井技術會根據不同石油的開采環境進行鉆井裝備選擇，其中機械驅動鉆機、液壓驅動鉆機、電驅動鉆機、模塊化鉆機等大型鉆井設備為了降低人工操作難度，都會采用自動化技術進行作業，提高石油鉆井效率，保障鉆井施工安全。但目前在石油鉆井自動化技術應用中仍需完善的方面，需要進行技術改善和升級。基于此，本文以石油鉆井裝備自動化關鍵技術為核心內容，對石油鉆井自動化技術進行分析研究。

1 石油鉆井自動化關鍵技術

石油鉆井施工中應用自動化技術不僅能減輕石油工人的工作強度，提高鉆井效率，對于施工安全方面也有顯著作用，在石油開采工作中取得了廣泛的實踐效果。石油鉆井自動化技術的關鍵技術應用主要表現在以下4 個方面。

1.1 智能化勘探技術

石油勘探是石油鉆井、開采的前提，在石油勘探中利用先進的自動化技術，能夠對不同地質環境進行全方位石油探測，精準定位石油井位置，為后續的石油鉆井、開采提供基礎和有力的保障。利用智能化的勘探技術能夠降低勘探人員的工作難度，利用其智能分析能力來提升技術人員的勘測工作效率，在具體應用中主要表現在以下3 個方面。

（1）實現精準油氣定位，智能化勘探技術利用GPS 技術、北斗技術等衛星定位技術在石油勘探中能夠在最快的時間內找到油氣資源位置，并進行油氣井定位。有效提高勘測效率，縮短勘探周期，并利用智能化精準定位有效的避免人工出錯率。通過智能化及大數據分析，能夠對地下不同的油氣分布進行散點定位，為接下來的鉆井計劃提供數據支撐。

（2）實現智能評估，智能化勘探技術利用其電子感應設備，可以對地下200 m 的物質進行全方位探測，針對區域的油氣分布、內部結構、油氣含量、地質條件等進行詳細勘測，并進行有效的畫面傳輸，幫助勘探人員更好地了解地下實際情況。智能化勘探技術也能根據所勘測的數據進行智能評估，分析出該區域油井的開采價值和開采強度。為后期施工做有效的評估。

（3）自動化數據分析功能，針對智能勘探中收集的大量數據和地下畫面，借助計算機軟件的自動分析功能，能夠對勘測數據進行詳細的量化處理，針對油井內部的結構、油氣分布、地質情況等指標進行詳細分析，為后續的石油鉆井和開采計劃提供參考依據。

1.2 儲存虛擬化技術

石油鉆井工作中會產生大量的信息數據，這些數據的處理和儲存關乎整個鉆井施工工作的有序推進。儲存虛擬化技術正是石油鉆井工作中針對數據儲存處理工作創新的關鍵技術，有效地將計算機信息技術與石油技術相融合，使得石油鉆井數據存儲擁有了大量的儲存空間，有效提高了資源利用率，具體功能如下。

（1）實現動態擴展作用。在傳統的石油鉆井過程中，只能通過特定的儲存設備對鉆井過程中資料和數據進行儲存和利用，不僅增加了數據資源處理成本，本身對于數據資源的使用也具有一定的局限性，在虛擬化儲存技術中，能夠借助計算機運算、空間語言編程來改善傳統石油鉆井的存儲容量的局限性，利用虛擬技術來進行動態擴展儲存空間，優化計算機軟件運算效率，實現計算機技術對于數據資源的精準控制，提高信息資源運用效率。

（2）實現復合分層。儲存虛擬化技術將石油鉆井數據資源進行云平臺儲存管理，并借助大數據技術建立石油鉆井數據庫，根據數據的種類和功能進行整合分層，按照標準的指令進行劃分儲存。在數據利用中，鉆井工作人員可以根據自身的工作需求最快速的獲取全面的信息數據，幫助石油鉆井工作人員在施工作業中獲取到最佳信息數據，保障鉆井施工的有序推進，提高工作效率。

（3）具備較強的容錯能力。儲存虛擬化技術在應用中，石油鉆井數據是通過計算機信息技術來控制處理，但是儲存空間是在于云端，這樣有效的避免了因為計算機或者儲存設備遭受破損、外界入侵等問題造成數據資源破損、丟失。云端儲存的安全性、備份性有效提升了鉆井數據資源的容錯性，能夠在數據處理錯誤可以通過云端進行恢復，實現了數據庫的安全管理。

1.3 智能鉆柱技術

智能鉆柱技術是實現石油鉆井智能化的關鍵技術，能夠通過井下至地面的雙向通信及動力傳輸功能改善傳統鉆井導線技術的弊端，能提高鉆井作業的安全性和高效性，降低鉆井作業中出現的安全性問題。智能鉆柱技術采用光纖技術，以分布式的方式來進行傳感器設備配置，實現地上—井下雙向電力傳輸，將地下鉆井作業對應的輸送功能和鉆井相關參數數據進行詳細記錄，并實時傳輸至地面工作人員，以此來高效獲取數據評估結果，保障鉆井作業的高效進行。

1.4 調控自動化技術

調控自動化技術的應用，能夠為石油鉆井作業構建良好的信息數據平臺。調控自動化技術能夠對石油鉆井作業的工作細節和施工流程進行細節調控，保障石油鉆井工作的安全高效運轉，具體表現在以下3 個方面。

（1）實現石油鉆井自動操作。在石油鉆井工作中利用計算機技術、無線互聯通信技術來進行操作指令發布，實現鉆井設備的自動化作業。調控自動化技術通過建立調控平臺，對不同環節的鉆井設備作業進行調節和控制，打破傳統鉆井作業的局限性和人為操作受限于經驗、技術、知識積累等方面，提升石油鉆井工作的自動化水平和安全性能。

（2）實現石油鉆井工作中邏輯表達技術應用。調控自動化技術通過借助虛擬化儲存技術的數據資源來實現邏輯表達技術應用，針對石油鉆井工作中各項數據進行邏輯處理，讓鉆井作業流程符合邏輯標準，提升鉆井施工中各項優化措施的使用率，起到優化石油鉆井施工工藝的作用。

（3）實現信息數據貢獻。調控自動化技術的應用取決于石油鉆井的信息數據共享，調控自動化技術借助智能鉆柱技術收集地下鉆井數據，針對信息數據進行合理分析，并結合數據結果對鉆井設備進行調控操作。

2 石油鉆井自動化關鍵技術應用

2.1 監控系統的應用

石油鉆井自動化技術最大的作用就是讓石油鉆井工作自動化作業，監控系統則是鉆井設備自動化作業的重要保障，不僅能起到分析鉆井作業程序、優化鉆井作業操作的目的，也能起到風險預警、事后評估的作用，在監控系統實踐應用中，利用計算機軟件對鉆井設備作業的數據和進度進行收集，并且在短時間內形成評估報告，幫助作業人員更清晰的評估作業進程和井下具體情況。作業完成后，也能通過監控系統進行作業回顧，來優化作業流程，提高自動化作業水平。特別是針對某些難度大、地質特殊的鉆井環境，可以利用監控系統的數據進行模擬鉆井，挖掘出鉆井施工中可能存在問題，并作出針對性方案和措施，優化石油鉆井作業方案，提高鉆井施工水平。

2.2 石油鉆井設備的應用

鉆井設備是石油鉆井開采的基礎，鉆井設備的自動化能夠有效的減輕施工人員的工作難度，提高鉆井工作效率，也能提高施工人員的安全系數，降低風險源。自動化鉆井設備能夠利用計算機指令進行獨立完成鉆井施工作業，實現無人工操作。

2.3 通信網絡的應用

利用智能鉆井技術的雙向出傳輸功能，實現地面與的井下作業的信息有效傳遞，在自動化技術應用的基礎上，建立通信網絡系統可以實現井下數據的高效收集，也能結合虛擬化儲存技術來擴充數據信息傳輸量，為鉆井作業提供及時的數據參考，幫助作業人員更加科學、合理地評估鉆井作業條件和優化鉆井工藝。

3 石油鉆井自動化關鍵技術的發展趨勢

3.1 鉆井設備的智能化、自動化發展

在石油企業發展中，鉆井施工將向智能化、自動化的方向發展，對石油鉆井設備進行智能化、自動化水平提升是技術創新的重要途徑，智能鉆井技術、智能化勘探技術的應用將催生一系列的智能化鉆井設備。

3.2 遠程控制技術的應用

隨著5G 技術的應用，在石油鉆井施工中能夠借助5G 互聯技術實現遠程控制，在鉆井作業中實現智能化鉆井，降低人工操作率，提升施工安全和鉆井工作效率。針對鉆井機械設備進行一體化定制，利用終端遠程控制系統對鉆井設備的作業進行有效控制，利用計算機的程序化指令來優化鉆井工藝，提升石油企業工作效率。如在鉆井作業中利用5G 互聯網技術將一體化的鉆井設備接入到遠程控制技術中，進行統一指令控制管理。利用智能化勘探技術對鉆井環境、地質、內部結構進行評估報告分析，找到最佳井口位置，通過遠程控制技術來對井口機型鉆井操作，并輔助其他鉆井設備，實現鉆井作業。

在施工過程中利用監控系統來獲取作業數據信息，及時根據井下作業情況來調整指令，實現無人化鉆井作業，不僅能利用計算機程序指令的細節性來優化鉆井工藝，也能提高鉆井作業效率和鉆井進度。

3.3 鉆井自動化技術應用的管理

未來智能化鉆井技術中，對于鉆井作業的管理會由操作人員管理轉向為自動化技術管理，因此石油企業在鉆井工作中，首先要進行頂層設計，成立專門管理部門，對智能化程序和鉆井設備進行集中管理，避免出現因為計算機語言或程序故障造成施工誤差。其次，要開發對應的預警機制，智能化鉆井技術對于鉆井作業完全依靠計算機指令，不具備鉆井經驗，因此對于在鉆井作業中地質環境、鉆井環境的變化要做到及時預警，幫助管理人員及時調整鉆井工藝，修改作業指令，保障鉆井作業的有序運轉。