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智能钻井技术发展浅析刘畅

发布时间：2021-09-13T08:25:26.616Z来源：《中国科技人才》2021年第16期作者：刘畅张诚成陶成玉邵增元

[导读]钻井是油气开采的重要环节，准确、高效、安全地形成油气通道是钻井业永恒追求的目标，钻井的智能化也是围绕着上述目标发展

的。

中石化江钻石油机械有限公司湖北武汉430223

摘要：钻井是油气开采的重要环节，准确、高效、安全地形成油气通道是钻井业永恒追求的目标，钻井的智能化也是围绕着上述目标

发展的。智能钻井就是不断解决“盲钻”问题，在井下实现闭环控制，自动识别地层、自动控制和优化井眼轨迹、自动优化钻井、自动进行

健康管理。目前，智能钻井总体上还处于感知阶段，随着人工智能技术更深地介入，智能钻井即将进入智能诊断阶段，从而更有力地保证

钻井达到准确、高效、安全的目标。

关键词：钻井；目标；智能；发展

前言1

进入二十一世纪，人工智能技术大力发展，一些传统产业经过数字化、智能化升级后，生产效率大幅度提升，安全性得到了可靠的保

障[1]。

这期间，钻井施工自动化技术也在不断发展：铁钻工、自动猫道、自动排管技术的应用替代了人工上扣、吊装钻具等工作[2]；自动送

钻在辅助司钻方面发挥了一定的作用；井眼轨迹、地质参数随钻测量技术广泛应用，使定向井、水平井技术蓬勃发展，而旋转导向系统井

下闭环控制技术的应用，则将钻井自动化推进到一个新的高度[3-4]。

诚然，自动化钻井技术可以降低作业难度、提高作业效率、扩大作业范围、增加安全程度[5]，在正常情况下使用效果较好，但是，钻

井毕竟具有很多不确定性，例如地层变化的不确定性、地层压力的不确定性等都不是自动化钻井所能应对的，因此从自动钻井发展到智能

钻井是必然之选。

钻井行业2面临的主要问题

能源是关系到国家安全的战略物资，世界各主要国家对此都非常重视。目前，石油天然气仍然是最主要的能源，美国页岩油革命取得

了能源独立；俄罗斯石油是其主要经济来源；欧洲对环境要求非常高，但北海油田一直在开采；中国石油对外依存度已超过50%，为保证

石油安全也做出了非常大的努力。

钻井是油气开采的重要环节，准确、高效、安全地形成油气通道始终是其追求的目标，引领着技术发展方向，也是行业面临的主要问

题。

准确是指要打到油气层最有利位置或油气层钻遇率要高，其目的是提高单井产量，其次是提高钻井平台利用率。随着布井密度增加，

要避免发生碰套管事故。遇到的主要问题包括水平井着陆点的确认、水平段减少出层以及井眼轨迹精准控制。

高效要求降低钻井周期，即快速完成钻井施工。遇到的问题主要是各种复杂地层如何进行优化钻井。

安全需要避免发生井下事故，要解决的问题包括钻头钻具性能的提升、井下故障的准确识别和预警。

智能钻井就是不断解决“盲钻”问题，在井下实现闭环控制，自动识别地层，自动控制和优化井眼轨迹、自动优化钻井、自动进行健康

管理。

提高钻井准确3性的智能技术

提高钻井准确性的主要技术是测井技术和井眼轨迹控制技术。

测井主要是测量井眼轨迹和地层物性，包括井斜角、方位角等井眼轨迹参数、伽马、电阻率、孔隙度、密度等物性参数。主要发展如

下：

）用随1钻测井代替电缆测井，提高了时效，及时对必威体育精装版岩石进行测量，提高了岩石物性测量的准确性，斯伦贝谢公司随钻测井已全面

替代了电缆测井。

）用2动态测井代替静态测井，常规定向井井眼轨迹测量采用无线随钻测斜仪（MWD）进行，需要停钻进行开关泵作业，耗时较多；

目前已研发出动态井斜和方位测量技术，不停钻测量，可以实时监控井眼轨迹，提高了测井效率。

）用成像测井代替曲线测井，数据高速遥传技术、地质参数方位测量技术的发展一方面提高了地质测量的精细化，给井眼轨迹控制提3

供了有力支撑，另一方面可以在地面更准确、更直观地了解井底的地层状况，从而更好地把控钻进方向。

井眼轨迹控制技术主要是在井下实现井眼轨迹的闭环控制，主要发展如下：

）旋转导向系统已开始逐步替代导向螺杆，井眼轨迹自动调整、动态测量等技术的应用，提高了井眼轨迹控制能力1

）前探测技术能探知钻头之前数十米的地层情况，可以提前调整井眼轨迹，避免大狗腿井眼。2

目前旋导虽然实现了井眼的闭环控制，但还需人工进行地质导向，技术发展的方向就是不断增强旋导对地质参数的识读能力，井下实

现自动地质导向，减少人工干预。

提高钻井4效率的智能技术

提高