這個數智系統，提高破巖效率超15%

面對復雜地質挑戰，石油工程技術正在更快、更優、更智能。

中石化石油工程技術研究院（簡稱工程院）緊跟“以科技之手端牢能源飯碗”的新需求，積極探索信息技術與石油工程技術領域的融合應用，歷經13年持續攻關和迭代，研發形成了“數據一體化分析和優化助力石油鉆井智能分析與遠程決策”技術（石油工程決策支持系統PEAdviser）。

近日，該技術案例成功入選工業和信息化部辦公廳首屆2024年工業領域數據要素應用場景典型實踐案例。

數智驅動 催生變革

“進入螞蟻體后，起鉆有掛卡。”“注意下鉆過程中，經過螞蟻體井段的坍塌風險”……

2月7日9時，在石油工程決策支持系統工作室，遠在千里之外的建南區塊紅頁24-2HF井起鉆情況清晰展現在大屏上，入井數據不停變動更新。10多名來自地質、油藏、鉆完井等多學科領域的專家正通過系統一邊查看鉆頭磨損情況，一邊與現場人員討論分析研究解決方案。

“石油工程決策支持系統具備井場數據遠程匯聚、云端共享、決策指令遠程傳遞和‘井場—后方—井場’全流程在線決策、協同閉環管控功能，不僅擁有100%自主知識產權，而且核心技術經鑒定已達國際先進水平。”工程院項目負責人李昌盛介紹說。

我國油氣鉆探開發目標向著深層、超深層及頁巖氣等非常規資源領域，復雜地質和工程條件帶來的漏、噴、塌、卡等工程技術難題和風險激增，油氣產業高質量發展面臨安全和效益的雙重挑戰。

技術瓶頸催生變革。工程院敏銳洞察并抓住數智變革契機，2010年啟動了工程技術與信息技術深度融合研究，在中國石化集團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研發團隊，提出了“信息化技術與石油工程裝備技術一體化建設”思路，全面開展了石油工程技術數智化轉型研究。

“數據一體化分析和優化助力石油鉆井智能分析與遠程決策”技術的核心成果是石油工程決策支持系統PEAdviser。系統可支持15種巖石力學和地質力學參數鉆前預測、隨鉆監測和鉆后分析，實現漏、噴、塌、卡等7種井下復雜情況早期預警及最優參數智能導航，將破巖效率提高15%以上。同時，基于地震、測井和隨鉆數據聯合建模，系統構建了鉆井導航模型圖，能預測出層風險、把控鉆進方向，施工KPI分析模塊劃分了27種井下工況，可全方位精準支撐鉆完井施工監測、分析優化和科學決策。

自主攻關 成功應用

“經過多次升級，該系統集成了井筒風險預警、鉆井參數優化、三維地質導向、自動化固井、壓裂遠程監測、施工KPI分析六大模塊，涵蓋工程監測、風險防控、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測、數據分析和技術決策支持，實現了對國外技術的完全替代。系統可同時在線管理數百口井，保證穩定運行。”工程院專家張洪寶表示。

智能系統，神通廣大。然而，研發之路卻并非一帆風順。“研發初期，國內資料短缺，從功能設計到算法研究每一步都舉步維艱。”憶起研發過程中無數個不眠之夜，李昌盛感慨地說。

為提升系統的適用性，研發團隊深入各油田生產一線、井場調研，同各施工方交流，綜合業務需求，初步提出“地質、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融合，構建多專業、多維度、多業務的數據分析支持體系。通過上百次完善算法、上千次測試功能，終于實現了地質、油藏、工程技術和大數據平臺相互融合。

形成軟件只是第一步，更大的難點在于落地應用。一次次現場走訪推廣后，研發團隊與西北油田達成了合作意向。順北油田井位偏遠且網絡條件差，他們就帶著衛星設備跑井、背著電腦測試軟件，一次次及時解決了問題，讓油田企業嘗到了數字化技術帶來的甜頭，一步步打開了軟件應用市場的大門。

“西北油田井場分散，傳統監督需一井一隊。系統上線后，我們構建了遠程監督工作模式，實現了對順北及塔河主體區塊的鉆井異常和復雜故障的常態化實時跟蹤和管控，大幅提升了預警準確率、降低了誤報率，對漏、噴、塌、卡等鉆井復雜故障實現了高精度預警。現在，3名值班監督就可以在后臺并行管控40余口井。”西北油田監督管理中心黃永明說。

目前，該技術已在西北、中原、勝利等油田的2135口井實現規模化應用，避免事故損失1.6億元，節約成本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，頁巖優質儲層鉆遇率100%，風險預測準確率大于90%。

高效協同 精準決策

進入系統控制臺，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，就能實時查看現場鉆井施工狀態。

“該技術在鉆井參數優化、大數據分析、井筒風險預警等方面形成了技術優勢，大幅提升了施工效率、作業質量，降低了人員高壓作業風險。系統的應用，改變了傳統以經驗為主的鉆井決策方式，讓地層變得可見，風險變得可控、可防。”張洪寶說。

建南區塊紅頁12HF井井場，工程院駐井支持專家張文平通過系統第一時間向鉆井作業施工隊發出風險預警。同時，遠在北京的工程院石油工程決策支持中心工作室，不同專業的專家通過系統查看該井的最新鉆井信息，立即與現場人員討論解決方案。“去年，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。”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。該井二開鉆進到馬家溝組時鉆速下降，按照傳統經驗會判定起鉆更換鉆頭或螺桿以提高鉆速。當時，工程院專家團隊通過系統鉆井導航模型圖、施工KPI分析模塊等功能提供的數據分析判斷鉆速降低是地層因素，堅持“一趟鉆”鉆進并根據井筒水力學監測提出井底壓力控制措施，有效克服了漏失難題，最終實現了二開“一趟鉆”進尺3169米，創氣田單只鉆頭進尺最高紀錄，縮短施工周期5.79天。

“這種‘北京+甲方+井場’的遠程支持新模式，打破了地域限制，實現了施工各方的無縫連接與高效協同，可以為鉆井作業提供更精準的技術指導和決策支持。”張洪寶說。

責任編輯：鄭 丹

znzhengdan@163.com

中石化石油工程技術研究院石油工程決策支持系統助力鉆探開發再高效。