□石油工程技术研究院数智技术专家 张洪宝
钻井工程的智能化转型已成为必然趋势,各企业争相布局相关技术研究。其本质是通过信息技术与钻井工程技术的深度融合,降低风险、提高效率。它既是生产力的进步,也是生产关系的变革——不仅改变着钻井方式,更重塑着人与设备、决策与执行之间的协作关系。
就现状而言,各企业的研发侧重各有不同:有的主攻钻机自主控制,有的着力于决策软件,有的则聚焦统一数据平台下的协作流程。但整体路线基本上是沿着感知、决策、控制三条主线,把原本孤立的环节串联成一条不断自我优化的数据闭环。
信息感知与传输是智能化的基础。信息是智能的来源,信息感知是对井下与地面状态的精确掌握,相当于为智能钻井绘制一张高清地图。技术发展聚焦三个方向:提高地面-井下信息传输带宽和速率,打通数据通道;扩展井下和地面信息测量维度,如研发带传感器的智能钻头、钻井液性能监测;推动地面与井下、地质与工程信息融合,构建一体化数字模型。
设计与决策是智能钻井的大脑。这一环节决定着钻井方案与钻井参数:钻前聚焦工程设计,钻进中则围绕参数优化、井筒风险防控、井眼轨迹导向控制展开决策。其发展趋势可概括为三点:以大数据驱动钻井设计,实现设计快速生成以提升效率;通过钻井过程数字孪生,以超前模拟驱动智能优化和风险规避;推动人工智能、工程理论与规则经验的深度融合,确保决策科学可靠。
自主控制是效率提升的关键。人工控制依赖经验,响应速度终归有限。技术演进有三个方向:提高钻机自动化程度,逐步走向少人、无人作业;推动决策软件与钻机设备深度融合,分场景逐步实现闭环,先攻克相对简单的钻进场景,再逐步扩展至定向、起下钻乃至复杂工况处置;借助闭环控制减轻工人的负担,增强系统对地层和施工变化的适应能力。这一转变带来的效率提升十分直观,依靠人工判断,系统响应往往需要数分钟,而闭环控制可将其压缩至秒级。
归根结底,地质工程一体化、设计施工一体化、信息装备一体化,是智能钻井发展的趋势。当感知、决策、控制相互衔接、循环反馈,信息得以快速流动,复杂系统的不确定性便被层层化解,学习曲线随之加速构建。