長城鉆探鑄“長龍”

5月21日，中國石油長城鉆探“長龍?zhí)枴敝悄茔@井系統(tǒng)V1.0在遼寧盤錦正式發(fā)布，并在遼河油田頁巖油施工現(xiàn)場雷88井投入工業(yè)化試驗，標志著我國石油勘探開發(fā)朝數(shù)字化、智能化鉆井邁出了關(guān)鍵一步。

“這是我國石油人貢獻給國家的一項國之重器，是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)集成創(chuàng)新重大成果，推動了我國高新鉆井技術(shù)的跨越式發(fā)展，提升了我國鉆井技術(shù)在國際市場的競爭力，將會對我國鉆井技術(shù)發(fā)展起到引領(lǐng)作用。”中國工程院院士蘇義腦對“長龍?zhí)枴苯o予了高度評價。

自動化控制打造一鍵式自動駕駛

“鉆頭不到，油氣不冒。”鉆井工程被稱為石油工業(yè)的龍頭。上世紀50年代，鐵人王進喜靠著人拉肩扛式機械鉆機開啟了中國現(xiàn)代石油工業(yè)。在傳統(tǒng)作業(yè)中，鉆井隊員工總和“臟”“累”“苦”“險”分不開家。

近年來，隨著油氣勘探向深層、深水及非常規(guī)領(lǐng)域延伸，鉆井技術(shù)加速向自動化、智能化迭代。長城鉆探大力踐行數(shù)智轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，積極探索新質(zhì)生產(chǎn)力新路徑，通過十余載的艱難探索，持續(xù)推進鉆井生產(chǎn)自動化、信息化、智能化升級，將地面、井場、地下全面整合，推動鉆井工程裝備、儀器、工業(yè)工程軟件、控制系統(tǒng)全面融合，精心打造“長龍?zhí)枴敝悄茔@井系統(tǒng) V1.0

“該系統(tǒng)集智能鉆機、智能井場、智能決策平臺于一體，可以實現(xiàn)地下近萬米油氣的智能開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動起下鉆、自動鉆進等鉆井作業(yè)一鍵式操作，為高效開發(fā)深地資源、更好保障國家能源安全提供了支撐。”長城鉆探總經(jīng)理助理尹家峰介紹說。

通過研制、升級改造9種自動化機具，傳統(tǒng)的人力手動操作變?yōu)闄C具自動操作，成功實現(xiàn)二層臺、鉆臺、場地三大區(qū)域自動化作業(yè)。司鉆僅需在監(jiān)控室輕點屏幕，就能夠讓鉆機在一鍵式操作下安全實現(xiàn)自動駕駛。

以起下鉆為例。利用機器視覺技術(shù)、懸持移運技術(shù)和伺服控制技術(shù)，鉆桿對扣精準率超過 99.5% ，起下鉆作業(yè)效率提升 66% ，重體力勞動降低 95% ，而且能夠確保鉆機在復雜地質(zhì)條件下的高效、穩(wěn)定、安全運行。

在安全管控層面，該系統(tǒng)通過數(shù)字孿生技術(shù)與電子圍欄，能夠解決防拉扯、防碰撞、防墜落、防侵入四大核心安全問題，實時追蹤設(shè)備運行軌跡，建立動態(tài)安全紅區(qū)，顯著提高鉆井效率與安全性。

一體化感知實現(xiàn)鉆井現(xiàn)場互通互聯(lián)

如果中國石油國內(nèi)全部鉆機都使用該系統(tǒng)，每年節(jié)省的時間相當于一支井隊連續(xù)不間斷工作30年。實現(xiàn)這一變革的重要支撐，是覆蓋全井場的智能傳感網(wǎng)絡(luò)——系統(tǒng)每秒可采集150組數(shù)據(jù)，構(gòu)建起實時更新的數(shù)字孿生井場。

鉆井是一項復雜而精細的工程。作業(yè)人員需要實時通過地面參數(shù)的細微變化判斷施工情況。“第四代綜合錄井儀 + 井場工程智能預警系統(tǒng)”是長城鉆探重大科技研發(fā)成果，通過配套隨鉆井眼清潔監(jiān)測儀、巖屑自動取樣機、GW-EKD井口微流量監(jiān)測儀等數(shù)字化系列設(shè)備，精準獲取地面工程參數(shù)，構(gòu)建鉆井全業(yè)務流程實時數(shù)字化感知平臺。

鉆井是向地下進軍。打一口井需要攻克井漏、卡鉆、地層垮塌等難題。監(jiān)測井下施工軌跡和實時數(shù)據(jù)，能為鉆井提供高效決策。長城鉆探研發(fā)了GW-LWD和GW-IDD等井下隨鉆測量系統(tǒng)，為井下測量軌跡參數(shù)、識別儲層邊界、判斷鉆具受力狀態(tài)和風險識別預警提供了精準數(shù)據(jù)支持。

“長龍?zhí)枴蓖ㄟ^搭建這些前沿系統(tǒng)，使用井下傳感器網(wǎng)絡(luò)與地面智能平臺的實時數(shù)據(jù)交互，可自動完成地質(zhì)參數(shù)采集、鉆井軌跡優(yōu)化、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)監(jiān)測手段由經(jīng)驗、定性邁向科學、定量。

同時，打通鉆井、定向、錄井、鉆井液等多專業(yè)數(shù)據(jù)共享通道，構(gòu)建起“集中分析、成果共享”有機鏈條，實現(xiàn)地質(zhì)工程一體化統(tǒng)籌、作業(yè)現(xiàn)場數(shù)字化采集、井筒專業(yè)一體化協(xié)作、生產(chǎn)運營智能化管理。

智能化決策為鉆井提供智慧大腦

\"‘長龍?zhí)枴悄茔@井系統(tǒng)在國內(nèi)首次實現(xiàn)了鉆井的‘測量一分析一決策一執(zhí)行’全流程自動閉環(huán)控制。”長城鉆探鉆井一公司副經(jīng)理池麗軍表示。

GW-ROS和GW-DOS共同構(gòu)建了“長龍?zhí)枴敝悄茔@井系統(tǒng)的“智慧大腦”一智慧決策平臺。智慧決策平臺可在5秒內(nèi)生成最優(yōu)鉆井參數(shù)，還可以實現(xiàn)巖性、物性及含油氣性等隨鉆實時精準評價，“打一層、知一層”不再是夢想。

GW-ROS參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)基于實測工程參數(shù)。通過變點檢測、隨機森林等算法，解析鉆速與鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量的擬合規(guī)律，實時智能推薦最優(yōu)參數(shù)組合。參數(shù)優(yōu)化結(jié)果由鉆機自動執(zhí)行，機械鉆速可提高10% 以上。實現(xiàn)鉆井參數(shù)調(diào)整由經(jīng)驗主義向智能優(yōu)化變革，是實現(xiàn)鉆井自動閉環(huán)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

GW-DOS鉆井優(yōu)化系統(tǒng)利用實鉆數(shù)據(jù)模擬分析井筒力學狀態(tài)，為鉆井作業(yè)全流程提供數(shù)據(jù)分析解釋、風險檢測預判、KPI分析及AI問答，智能輔助挖掘提速提效空間。

在研發(fā)過程中，“長龍?zhí)枴敝悄茔@井系統(tǒng)先后攻克集成管柱自動化處理系統(tǒng)、數(shù)字孿生平臺等4項核心技術(shù)，研發(fā)了智能綜合錄井儀、井下參數(shù)隨鉆測量儀等關(guān)鍵裝備，開發(fā)出GW-ROS參數(shù)優(yōu)化、GW-AI鉆井工程師等7套智能鉆井決策平臺，先后獲得國家發(fā)明專利授權(quán)28項。由它帶來的智能優(yōu)化、智能解釋和支持決策，讓鉆頭自動追著油層走。

始終胸懷“國之大者”，十余年矢志攻克難關(guān)。“長龍?zhí)枴敝悄茔@井系統(tǒng)的誕生，是長城鉆探全面貫徹落實黨中央、中國石油集團黨組加快建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新高地、建設(shè)國家戰(zhàn)略科技力量、加快建設(shè)能源與化工創(chuàng)新高地等重要精神的具體實踐。

長城鉆探將以此為新的開端，聚焦保障國家能源安全，以更加開放的新姿態(tài)，以全球眼光新格局、國際一流新視野，志存高遠、志創(chuàng)一流，強化前瞻性、戰(zhàn)略性、革命性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，加快工程技術(shù)策源地和創(chuàng)新高地建設(shè)，為中國石油建設(shè)世界一流綜合性國際能源公司做出新的更大貢獻。

責任編輯：陸曉如znluxiaoru@163.com