肖 莉， 楊傳書(shū)， 趙金海， 李昌盛， 徐術(shù)國(guó)， 趙 勇

(中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101)

鉆井工程決策支持系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

肖 莉， 楊傳書(shū)， 趙金海， 李昌盛， 徐術(shù)國(guó)， 趙 勇

(中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101)

國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的鉆井軟件有的僅能進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，不足以支撐專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)的討論決策;有的只專(zhuān)注于數(shù)據(jù)傳輸或部分風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警，功能覆蓋面窄，沒(méi)有形成全面的決策信息支持體系。針對(duì)鉆井設(shè)計(jì)論證和鉆井施工兩個(gè)階段的專(zhuān)家決策需求，開(kāi)展了系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究，基于SOA軟件架構(gòu)和插件式開(kāi)發(fā)方法，研制開(kāi)發(fā)了易于擴(kuò)展的鉆井工程全過(guò)程決策支持系統(tǒng)DrillAdviser，實(shí)現(xiàn)了工程地質(zhì)信息與鉆井工程信息的深度融合，功能覆蓋了鉆井工程設(shè)計(jì)論證、施工過(guò)程優(yōu)化、鉆后分析等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，可為專(zhuān)家決策提供多源異構(gòu)信息實(shí)時(shí)融合、二維及三維圖形顯示、計(jì)算模擬、協(xié)同討論等決策支持手段，初步解決了鉆井決策支持軟件功能單一、多領(lǐng)域信息融合不足等問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)外多個(gè)區(qū)塊的實(shí)際應(yīng)用表明，DrillAdviser設(shè)計(jì)合理，能解決實(shí)際問(wèn)題，且效果良好。

鉆井 協(xié)同決策 信息融合 方案論證

國(guó)外石油企業(yè)已經(jīng)將信息技術(shù)作為提升技術(shù)和管理水平的核心手段之一，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)了石油工程施工方案優(yōu)化、施工過(guò)程實(shí)時(shí)決策和精細(xì)化管理[1]。Halliburton、Schlumberger、Baker Hughes等國(guó)際石油技術(shù)服務(wù)公司都研發(fā)了功能強(qiáng)大的決策支持系統(tǒng)[2-4]，并基于該類(lèi)系統(tǒng)建立了多專(zhuān)業(yè)一體化協(xié)同決策模式，提高了核心競(jìng)爭(zhēng)力。

截至目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了很多鉆井工程設(shè)計(jì)與計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、隨鉆井下風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方面的單體軟件，也開(kāi)發(fā)出一些鉆井決策支持系統(tǒng)[5-9]。如文獻(xiàn)[9]介紹的鉆井決策支持系統(tǒng)，包括井位導(dǎo)航、鉆井輔助計(jì)算、地質(zhì)導(dǎo)向、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議、地層及井身結(jié)構(gòu)對(duì)比等功能，由多個(gè)獨(dú)立小系統(tǒng)組成。這些系統(tǒng)對(duì)鉆井設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)管理提供了輔助，但由于每個(gè)系統(tǒng)的功能都有局限性，覆蓋的信息范圍比較窄，在關(guān)鍵技術(shù)決策點(diǎn)的多領(lǐng)域信息融合方面尤顯不足，因此難以對(duì)重點(diǎn)井方案的專(zhuān)家論證、重點(diǎn)井施工的多領(lǐng)域?qū)＜抑С值戎卮蠹夹g(shù)決策活動(dòng)提供有效支撐。同時(shí)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有系統(tǒng)大多比較封閉，在各種不同標(biāo)準(zhǔn)信息源的接入、對(duì)外來(lái)特色軟件模塊的集成方面存在明顯不足。針對(duì)上述問(wèn)題，筆者借鑒國(guó)外先進(jìn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)應(yīng)用需求，對(duì)鉆井關(guān)鍵技術(shù)決策環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)信息支持，跨專(zhuān)業(yè)域、時(shí)間域、深度域的信息融合，跨地域?qū)＜覅f(xié)同決策支持等進(jìn)行了研究，研發(fā)了鉆井工程決策支持系統(tǒng)DrillAdviser。

1 需求分析

1) 鉆井方案專(zhuān)家論證支持問(wèn)題。針對(duì)每口井的鉆井工程設(shè)計(jì)方案，尤其是重點(diǎn)井、疑難井的設(shè)計(jì)方案，往往需要經(jīng)過(guò)不同級(jí)別專(zhuān)家組的多次討論，并對(duì)關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)或整體方案進(jìn)行決策。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)軟件能對(duì)這一重要決策過(guò)程提供支持。參與決策的專(zhuān)家主要是通過(guò)觀看幻燈片演示得到的有限信息，在各自的大腦中進(jìn)行分析并提出意見(jiàn)。由于專(zhuān)家此時(shí)獲取的信息量較小、信息分析手段單一，難以快速、直觀地將當(dāng)前方案與該區(qū)塊的地質(zhì)信息、歷史案例信息相結(jié)合，難以共享歷史經(jīng)驗(yàn)和他人知識(shí)，因此專(zhuān)家們對(duì)方案的理解難以達(dá)到高度一致，導(dǎo)致方案論證不徹底，決策效率不高，決策的科學(xué)性也受到限制。

2) 地質(zhì)與工程信息的深度融合問(wèn)題。鉆井施工必須充分考慮全井段與鉆井工程相關(guān)的各種地質(zhì)細(xì)節(jié)。目前，鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程施工環(huán)節(jié)各自獨(dú)立，地質(zhì)專(zhuān)家重點(diǎn)關(guān)注目的層，對(duì)全井段所提供的地質(zhì)信息量小，而施工過(guò)程中獲得的地質(zhì)信息又未能及時(shí)融合到鉆井分析軟件中，導(dǎo)致地質(zhì)與工程近乎脫節(jié)，經(jīng)常出現(xiàn)地質(zhì)專(zhuān)家與鉆井專(zhuān)家給出的結(jié)論不一致或相矛盾的尷尬局面，很難做出最科學(xué)的決策。

3) 鉆前、鉆中、鉆后信息一體化應(yīng)用問(wèn)題。目前鉆井設(shè)計(jì)、施工和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的信息系統(tǒng)都獨(dú)立開(kāi)發(fā)應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立設(shè)計(jì)，沒(méi)有一體化的數(shù)據(jù)共享和信息流轉(zhuǎn)體系，難以對(duì)這個(gè)本來(lái)連續(xù)的技術(shù)流程進(jìn)行高效一致的數(shù)據(jù)支撐，尤其是歷史數(shù)據(jù)的價(jià)值沒(méi)有得到發(fā)揮。

4) 多專(zhuān)家異地協(xié)同決策問(wèn)題。鉆井現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用，建立了遠(yuǎn)程協(xié)同決策的基本網(wǎng)絡(luò)通道，但這種遠(yuǎn)程溝通主要通過(guò)語(yǔ)音和影像，與會(huì)各方都需要將對(duì)方的分析過(guò)程和觀點(diǎn)記錄下來(lái)，然后花一定的時(shí)間進(jìn)行思考再反饋?zhàn)约旱慕Y(jié)論，難以當(dāng)場(chǎng)快速得出結(jié)論并在線共享，決策效率有待提升。

5) 決策支持系統(tǒng)的開(kāi)放性問(wèn)題。隨著信息技術(shù)和鉆井工程技術(shù)的發(fā)展，鉆井工程決策支持系統(tǒng)也需要隨之不斷地?cái)U(kuò)展或改進(jìn)，而目前國(guó)內(nèi)鉆井軟件普遍是自成一體，在各種不同標(biāo)準(zhǔn)信息源的接入、對(duì)外來(lái)特色軟件模塊的集成方面存在明顯不足，導(dǎo)致軟件各具特色但又無(wú)法實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”，因而難以提升系統(tǒng)的整體水平。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 鉆井工程方案論證支持技術(shù)

鉆井工程方案論證支持主要是給參與論證的專(zhuān)家提供一個(gè)快速分析信息和優(yōu)化方案的輔助手段，針對(duì)主要論證環(huán)節(jié)從以下5方面提供信息技術(shù)支撐，如圖1所示。

1) 一體化數(shù)據(jù)流支持。對(duì)于所有論證環(huán)節(jié)，底層由統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)支持，數(shù)據(jù)可在任何一個(gè)模塊加載或更新，其他相關(guān)模塊都可以調(diào)用，確保任何一項(xiàng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)都具有唯一性。

2) 圖形可視化。無(wú)論是待論證的設(shè)計(jì)方案還是鄰井井史數(shù)據(jù)，均利用地理域(以坐標(biāo)為基準(zhǔn))和深度域(以井深為基準(zhǔn))串接起來(lái)，以二維剖面或三維場(chǎng)景進(jìn)行集成展現(xiàn)，各種圖形之間可以聯(lián)動(dòng)，便于專(zhuān)家們直觀、快速、靈活地進(jìn)行信息綜合分析和判斷。

3) 多方案對(duì)比。對(duì)于井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合等方案，設(shè)計(jì)人員可以從不同側(cè)重點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)出多套可選方案，利用該系統(tǒng)在同一個(gè)界面上顯示出來(lái)，方案之間的異同點(diǎn)一目了然，專(zhuān)家可以對(duì)各方案展開(kāi)進(jìn)一步討論并進(jìn)行優(yōu)選。

4) 鄰井案例對(duì)比。鄰井施工情況是新井設(shè)計(jì)最重要的參考依據(jù)，通過(guò)在底圖上選取一口或多口鄰井，自動(dòng)提取其各種歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析其技術(shù)指標(biāo)，分析其井下故障，可迅速得到適合該區(qū)塊的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，以此綜合評(píng)價(jià)新井設(shè)計(jì)的合理性。

5)方案模擬。水力、固井、井控等的設(shè)計(jì)方案涉及到強(qiáng)度校核、壓力控制等關(guān)鍵細(xì)節(jié)，利用內(nèi)嵌的計(jì)算模型可對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算模擬，尤其在論證時(shí)如果調(diào)整了某些參數(shù)，可當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行模擬驗(yàn)證，以便使方案達(dá)到最優(yōu)，避免線下反復(fù)修改并重新論證。

2.2 地質(zhì)與工程信息融合技術(shù)

1) 宏觀地質(zhì)環(huán)境分析。針對(duì)目前鉆井類(lèi)軟件和地質(zhì)類(lèi)軟件很難無(wú)縫集成的現(xiàn)狀，通過(guò)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)接口提取了地質(zhì)成果圖件、地震解釋數(shù)據(jù)體、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及解釋結(jié)果等地質(zhì)研究成果，以底圖投放、剖面投射和360°三維場(chǎng)景展現(xiàn)方式同井筒信息一起展示，專(zhuān)家可直觀地分析井筒所處的地理環(huán)境、井下地質(zhì)狀況和鄰井的復(fù)雜情況，有針對(duì)性地制定適合該區(qū)塊的最佳方案。

2) 地質(zhì)與工程的深度融合。針對(duì)每一口井，以井深為縱坐標(biāo)，將地質(zhì)分層、地層壓力、巖石物性等地質(zhì)信息同井身結(jié)構(gòu)、鉆井液、鉆具組合等工程信息融合，以曲線對(duì)比方式，使專(zhuān)家更直觀、更便捷地了解井筒周緣的詳細(xì)地質(zhì)參數(shù)，從而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

2.3 遠(yuǎn)程多井實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

1) 單參數(shù)超限預(yù)警方法。根據(jù)每口井所屬地區(qū)、層位和所用鉆機(jī)的不同，預(yù)先設(shè)置其大鉤負(fù)荷、扭矩等關(guān)鍵工程參數(shù)的門(mén)限值，鉆井過(guò)程中通過(guò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸?shù)匿浘畢?shù)，實(shí)時(shí)判別其超限情況并報(bào)警提示給后方專(zhuān)家。

2) 多參數(shù)關(guān)聯(lián)預(yù)警方法。根據(jù)專(zhuān)家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)[10]，建立了基于多參數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)預(yù)警方法：a.建立判定每種風(fēng)險(xiǎn)的特征量(工程參數(shù)或其標(biāo)準(zhǔn)差)；b.根據(jù)該區(qū)塊的已鉆井，回歸確定每個(gè)特征量的經(jīng)驗(yàn)權(quán)重，得到加權(quán)型標(biāo)準(zhǔn)特征向量；c.利用當(dāng)前井正鉆層位上部井段正常鉆進(jìn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立各工程參數(shù)的正常波動(dòng)區(qū)間，參數(shù)超出該區(qū)間即為參數(shù)異常波動(dòng)；d.監(jiān)測(cè)下部井段鉆進(jìn)過(guò)程，利用灰色關(guān)聯(lián)算法求取實(shí)際參數(shù)異常波動(dòng)量與標(biāo)準(zhǔn)特征向量之間的關(guān)聯(lián)度；e.實(shí)時(shí)計(jì)算關(guān)聯(lián)度大小，某種風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)度過(guò)高即表示正在發(fā)生該風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)報(bào)警提示。

3) 遠(yuǎn)程多井監(jiān)測(cè)預(yù)警。基于上述兩種方法，利用并行計(jì)算方式，同時(shí)對(duì)所有監(jiān)測(cè)井進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將每口井的監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)推送到井位分布圖上報(bào)警，并可導(dǎo)入該井的具體監(jiān)測(cè)模塊開(kāi)展具體分析，便于一名專(zhuān)家同時(shí)監(jiān)測(cè)多口井。

2.4 遠(yuǎn)程協(xié)同技術(shù)

1) 遠(yuǎn)程傳輸。實(shí)現(xiàn)了井場(chǎng)信息(綜合錄井信息和MWD、LWD等信息)、視頻的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸[11]，集成了適用于低帶寬的TCP/IP視頻會(huì)議系統(tǒng)，使專(zhuān)家隨時(shí)隨地了解鉆井現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)情況并進(jìn)行對(duì)話討論。

2) 在線意見(jiàn)共享。任何一名專(zhuān)家都可啟動(dòng)客戶端軟件打開(kāi)某個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審閱，并將自己的意見(jiàn)“批注”到方案的相應(yīng)位置，這些意見(jiàn)可立即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)推送到所有客戶端。即便專(zhuān)家們不在同一時(shí)間、不在同一個(gè)會(huì)場(chǎng)，也可針對(duì)某個(gè)具體問(wèn)題互通有無(wú)、協(xié)同決策。

2.5 松耦合軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)

1) SOA技術(shù)應(yīng)用。鉆井工程決策支持系統(tǒng)DrillAdviser采用面向服務(wù)的架構(gòu)技術(shù)(SOA，service-oriented architecture)[12]，如圖2所示。該架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與應(yīng)用模塊之間的松耦合，當(dāng)?shù)讓訑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)平臺(tái)或數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)位置發(fā)生改變時(shí)，只需要對(duì)服務(wù)層進(jìn)行調(diào)整，無(wú)需對(duì)分散在各用戶機(jī)器上的客戶端進(jìn)行更新，實(shí)現(xiàn)了以不變應(yīng)萬(wàn)變。

2) 插件式技術(shù)。開(kāi)發(fā)了統(tǒng)一插件式軟件框架，各模塊按一定規(guī)范獨(dú)立開(kāi)發(fā)后，可通過(guò)接口快速“插接”到框架上，各模塊之間可以交互通信實(shí)現(xiàn)有機(jī)集成。該技術(shù)使各模塊很容易自由組合，從而提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和開(kāi)放性。

3) 面向服務(wù)的專(zhuān)業(yè)計(jì)算。傳統(tǒng)鉆井專(zhuān)業(yè)軟件中的計(jì)算模塊多為客戶機(jī)本地運(yùn)行，數(shù)據(jù)量大且計(jì)算頻度高時(shí)，運(yùn)算對(duì)計(jì)算機(jī)性能的要求很高。該系統(tǒng)將算法模塊封裝為webservice服務(wù)，部署在服務(wù)器上運(yùn)行并向客戶端返回計(jì)算結(jié)果，大大提升了軟件的性能，同時(shí)也有利于算法程序的統(tǒng)一更新和保護(hù)。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

基于以上關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)的鉆井工程決策支持系統(tǒng)DrillAdviser，包括15個(gè)一級(jí)模塊(35個(gè)二級(jí)模塊)，各模塊均開(kāi)發(fā)成插件，用戶可以任意選取其中的部分模塊“組裝”成不同功能的子系統(tǒng)，以適應(yīng)方案論證、施工決策和鉆后分析等不同的決策場(chǎng)景。

中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院利用該系統(tǒng)構(gòu)建了鉆井決策支持中心，中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司等單位部署了若干客戶端軟件。自2012年8月起，DrillAdviser在元壩、順北、焦石壩等地區(qū)和加蓬、伊朗等國(guó)家的50余口重點(diǎn)井的鉆井過(guò)程中進(jìn)行了應(yīng)用。應(yīng)用過(guò)程中，向數(shù)據(jù)庫(kù)加載了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)2 000余萬(wàn)條，包括各種復(fù)雜情況處理措施、常用鉆具及鉆井液體系、區(qū)域鉆井經(jīng)驗(yàn)、地質(zhì)解釋結(jié)果等的數(shù)據(jù)，40多口鄰井井史和風(fēng)險(xiǎn)案例數(shù)據(jù)，還加載了非結(jié)構(gòu)化圖檔12 GB(如地震數(shù)據(jù)體、勘探程度圖、連井剖面圖、構(gòu)造圖等)，為這些井的專(zhuān)家決策提供了保障。

3.1 在鉆井設(shè)計(jì)論證中的應(yīng)用

DrillAdviser已用于6口井的設(shè)計(jì)方案論證和優(yōu)化。以元壩氣田某水平井(記為A井)的鉆井設(shè)計(jì)論證為例，該井為元壩九龍山南鼻狀構(gòu)造帶一口評(píng)價(jià)水平井，從劍門(mén)關(guān)組鉆至目的層須家河組二段，預(yù)測(cè)千佛崖組、自流井組、須家河組地層為異常高壓地層，且須家河組地層的可鉆性較差。首先由兩名設(shè)計(jì)人員按照傳統(tǒng)的流程完成初步設(shè)計(jì)方案后，再將設(shè)計(jì)結(jié)果及該地區(qū)的相關(guān)地質(zhì)數(shù)據(jù)、歷史井?dāng)?shù)據(jù)導(dǎo)入該系統(tǒng)，然后組織專(zhuān)家在大屏幕會(huì)議室對(duì)全套方案進(jìn)行論證：

1) 首先調(diào)用地質(zhì)分析模塊對(duì)該井的地質(zhì)信息、鄰井信息進(jìn)行整體分析，如圖3所示；

2) 運(yùn)行井身結(jié)構(gòu)模塊，調(diào)取區(qū)域地層壓力預(yù)測(cè)曲線、20多口鄰井地層壓力曲線、測(cè)井解釋結(jié)果、井身結(jié)構(gòu)及風(fēng)險(xiǎn)案例，以多屏對(duì)比方式供專(zhuān)家們討論，經(jīng)綜合討論分析，決定將原方案的“二開(kāi)鉆至上沙溪廟組地層底部(深約3 202.00 m)”調(diào)整為“二開(kāi)鉆至下沙溪廟組地層底部(深約3 392.00 m)”，以更好地應(yīng)對(duì)下部異常高壓地層可能出現(xiàn)的問(wèn)題，隨后又對(duì)套管強(qiáng)度進(jìn)行了重新校核并微調(diào)了套管選型；

3) 運(yùn)行鉆頭優(yōu)選模塊，現(xiàn)場(chǎng)在線提取20多口鄰井的鉆頭型號(hào)、鉆井方式、機(jī)械鉆速、鉆頭用量、復(fù)雜情況等的數(shù)據(jù)，快速統(tǒng)計(jì)出每口井各種鉆頭的用量及平均機(jī)械鉆速，以及該區(qū)塊最高指標(biāo)的鉆頭情況，經(jīng)專(zhuān)家們反復(fù)分析對(duì)比，最終決定調(diào)整一開(kāi)至三開(kāi)的鉆壓，鉆頭數(shù)量也由27只調(diào)整為32只，四開(kāi)的鉆頭型號(hào)由HJT537G改為HJT617GL，并重新計(jì)算了鉆頭數(shù)量，調(diào)整后的方案兼顧了鉆速和安全等多方面；

4) 其他方面的設(shè)計(jì)基本合理，不需要調(diào)整。

該次論證過(guò)程中，一位身處異地的專(zhuān)家通過(guò)網(wǎng)絡(luò)會(huì)議模塊參與討論并發(fā)表了意見(jiàn)。專(zhuān)家們認(rèn)為，這種方式能直觀、豐富地展現(xiàn)決策信息，能快速進(jìn)行對(duì)比、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，大大提高了決策的效率和科學(xué)性。

3.2 在鉆井施工遠(yuǎn)程決策中的應(yīng)用

截至目前，DrillAdviser已用于40余口井的施工遠(yuǎn)程決策及鉆后分析。

新疆順北區(qū)塊B井是一口外圍高風(fēng)險(xiǎn)超深預(yù)探井，設(shè)計(jì)井深7 570.00 m，目的層為奧陶系中下統(tǒng)一間房組和鷹山組。該井地處塔克拉瑪干沙漠腹地，地面被第四紀(jì)流動(dòng)沙丘覆蓋，屬于溫帶大陸性荒漠極端干旱氣候，施工難度大，環(huán)境惡劣，交通不便。該井在鉆井施工中采用了創(chuàng)新管理模式，由中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院的專(zhuān)家負(fù)責(zé)一體化技術(shù)支持及工程監(jiān)督。通過(guò)KU衛(wèi)星通信鏈路，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回北京，專(zhuān)家組與現(xiàn)場(chǎng)人員可隨時(shí)召開(kāi)遠(yuǎn)程會(huì)議。2013年8月中旬，專(zhuān)家組與現(xiàn)場(chǎng)人員同時(shí)監(jiān)測(cè)到鉆時(shí)變化劇烈、波動(dòng)幅度大，甚至出現(xiàn)難以鉆進(jìn)的情況，DrillAdviser也發(fā)出卡鉆預(yù)警，專(zhuān)家組隨即啟動(dòng)遠(yuǎn)程會(huì)議模塊(見(jiàn)圖4)，針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)特征及現(xiàn)場(chǎng)人員反饋的情況，經(jīng)過(guò)討論提出用稠漿循環(huán)清潔井底的方案，成功帶出了落入井底的多塊套管附件，恢復(fù)了正常鉆進(jìn)；該井鉆至井深約6 910.00 m時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出井漏預(yù)警，后方專(zhuān)家注意到扭矩波動(dòng)大、立壓減小、鉆井液地面循環(huán)量有減小趨勢(shì)，經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)溝通確認(rèn)發(fā)生漏失，隨即采取應(yīng)對(duì)措施避免了情況的進(jìn)一步惡化。此外，專(zhuān)家組還通過(guò)該系統(tǒng)為現(xiàn)場(chǎng)解決了火成巖侵入體造成的鉆進(jìn)難題。

元壩氣田C井是一口超深水平井，設(shè)計(jì)井深7 830.00 m，設(shè)計(jì)造斜點(diǎn)深度6 500.00 m，在鉆達(dá)造斜點(diǎn)之前，定向工程師在位于北京的辦公室利用DrillAdviser每日監(jiān)測(cè)施工進(jìn)展及井眼軌跡情況，為定向服務(wù)做準(zhǔn)備。當(dāng)該井鉆至井深6 470.00 m時(shí)，監(jiān)測(cè)到井眼軌跡與設(shè)計(jì)軌道已偏離超過(guò)100.00 m，且方位角與原設(shè)計(jì)相差很大，經(jīng)專(zhuān)家與施工隊(duì)充分論證后決定提前定向造斜，并設(shè)定了合理的初始造斜方位以修正前期偏差，最終該井順利鉆達(dá)目的層。在C井近兩年的施工中，該系統(tǒng)成功進(jìn)行井漏、鉆具刺漏、氣侵預(yù)警20余次，召開(kāi)專(zhuān)家遠(yuǎn)程決策會(huì)議10余次，克服了專(zhuān)家資源有限、施工條件極其復(fù)雜、技術(shù)難度大、交通不便等困難，探索出了一種新的鉆井決策模式。

此外，在涪陵頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于同時(shí)鉆進(jìn)的井?dāng)?shù)多，導(dǎo)致技術(shù)支持人員嚴(yán)重不足。DrillAdviser將實(shí)時(shí)傳輸?shù)腗WD/LWD數(shù)據(jù)與地質(zhì)建模功能相結(jié)合，幫助建立了遠(yuǎn)程地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)支持新模式，將有限的技術(shù)專(zhuān)家集中起來(lái)，大大提高了決策支持的效率。

4 結(jié)論與建議

1) 利用軟件為專(zhuān)家論證鉆井設(shè)計(jì)方案提供支持，能幫助具有不同專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)、不同實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家在很短時(shí)間內(nèi)深入了解方案、達(dá)成一致意見(jiàn)，并可當(dāng)場(chǎng)調(diào)整不合理內(nèi)容，提高論證效率。

2) 將地質(zhì)信息深度融合到鉆井決策過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息與工程信息的聯(lián)動(dòng)，改變了鉆井專(zhuān)業(yè)軟件僅局限于工程本身而難以結(jié)合地質(zhì)環(huán)境的局面，使決策更加高效科學(xué)。

3) 鉆井專(zhuān)家決策所需信息量大、覆蓋面廣，而目前國(guó)內(nèi)各單位數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸“百花齊放”又參差不齊，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)融合技術(shù)大大提高了數(shù)據(jù)的獲取效率。

4) 利用SOA架構(gòu)技術(shù)、插件式框架技術(shù)、面向服務(wù)的計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了軟件的松耦合，使其易于擴(kuò)展、移植或插接外來(lái)模塊，有利于鉆井工程決策支持系統(tǒng)的持續(xù)擴(kuò)展優(yōu)化。

5) 鉆井工程決策支持系統(tǒng)DrillAdviser為建立鉆井遠(yuǎn)程協(xié)同決策新模式奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，但由于受限于國(guó)內(nèi)的管理模式、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)條件、數(shù)據(jù)共享能力、數(shù)據(jù)質(zhì)量等因素，系統(tǒng)的大規(guī)模推廣尚需時(shí)日。建議從管理上加強(qiáng)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理及各類(lèi)數(shù)據(jù)的互通，并試點(diǎn)建立專(zhuān)家組遠(yuǎn)程坐診決策新模式。

[1] 肖莉，楊傳書(shū)，費(fèi)海濤，等.關(guān)于石油工程信息化需求與建設(shè)策略的思考[J].石油鉆探技術(shù)，2011，39(3)：81-85. Xiao Li,Yang Chuanshu,Fei Haitao,et al.Thinking on demands and countermeasures of petroleum engineering informatization[J].Petroleum Drilling Techniques,2011,39(3):81-85.

[2] Halliburton.Collaborative decision centers [EB / OL].[2014-02-07].https://www.landmarksoftware.com / Pages/ CollaborativeDecisionCenters.aspx.

[3] Andreas Sadlier,Ian Says,Ryan Hanson.Automated decision support to enhance while-drilling decision making:where does it fit within drilling automation?[R].SPE 163430,2013.

這篇文章構(gòu)思很巧妙，小作者從“我”現(xiàn)在玩的游戲?qū)懙綃寢屝r(shí)候玩的游戲，非常自然，既體現(xiàn)出時(shí)代的進(jìn)步，又引人思考。

[4] Baker Hughes.WellLink radar remote drilling advisory service[EB/OL].[2015-02-09].http://www.bakerhughes.com/products-and-services/drilling/drilling-services/remote-drilling-services/welllink-radar-remote-drilling-advisory-service.

[5] 安文忠，徐榮強(qiáng)，何遼勤，等.實(shí)時(shí)可視決策系統(tǒng)在渤海灣旅大油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2007，35(4)：100-102. An Wenzhong,Xu Rongqiang,He Liaoqin,et al.Application of realtime visual decision-making system in the development of Lvda Oilfield in Bohai Bay[J].Petroleum Drilling Techniques,2007,35(4):100-102.

[6] 趙慶，劉巖生，蔣宏偉，等.鉆井實(shí)時(shí)監(jiān)控與技術(shù)決策系統(tǒng)研發(fā)進(jìn)展[J].石油科技論壇，2013(3)：11-14，65-66. Zhao Qing,Liu Yansheng,Jiang Hongwei,et al.Research and development of real-time drilling monitoring and technological decision-making system[J].Oil Forum,2013(3):11-14,65-66.

[7] 樊洪海.鉆井工程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與井場(chǎng)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].石油鉆探技術(shù)，2003，31(5)：17-19. Fan Honghai.Monitoring of real-time drilling engineering and development of field data service system[J].Petroleum Drilling Techniques,2003,31(5):17-19.

[8] 郭建明，李云峰，韓朝暉.鉆井異常狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能決策系統(tǒng)的研究[J].鉆采工藝，2008，31(2)：32-35. Guo Jianming,Li Yunfeng,Han Zhaohui.Research on real-time monitoring and intelligent decision system of the abnormal problem during drilling operation[J].Drilling & Production Technology,2008,31(2):32-35.

[9] 張軍，費(fèi)海濤，王崇敬，等.鉆井遠(yuǎn)程決策支持系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及在元壩103H井的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2011，39(6)：104-107. Zhang Jun,Fei Haitao,Wang Chongjing,et al.Development of remote drilling decision-making support system and its application in Well Yuanba 103H[J].Petroleum Drilling Techniques,2011,39(6):104-107.

[10] 蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問(wèn)題[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001：1-481. Jiang Xiwen.Drilling accident and complex problems[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2001:1-481.

[11] 楊傳書(shū)，趙金海，張克堅(jiān).新版WITSML井場(chǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)特征及應(yīng)用分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2011,27(12)：36-40. Yang Chuanshu,Zhao Jinhai,Zhang Kejian.Analyses on the characteristics and application ofnew well-site data exchange standard WITSML[J].Technology Supervision in Petroleum Industry,2011,27(12):36-40.

[12] Krafzig D,Banke K,Slama D.Enterprise SOA中文版:面向服務(wù)架構(gòu)的最佳實(shí)戰(zhàn)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006：95-135. Krafzig D,Banke K,Slama D.Enterprise SOA:service-oriented architecture best practices[M].Beijing:Tsinghua University Press,2006:95-135.

[編輯 令文學(xué)]

Key Technologies of Drilling Engineering Decision Support Systems

Xiao Li, Yang Chuanshu, Zhao Jinhai, Li Changsheng, Xu Shuguo, Zhao Yong

(SinopecResearchInstituteofPetroleumEngineering，Beijing，100101，China)

Some drilling software with Chinese owned intellectual property can only be used in aided design,not sufficient for decision-making by teams of experts.Some the software programs only focus on data transmission or early warning of certain risks.So those software applications are limited and fail to form a comprehensive decision-making information support system.Based on the expert decisionmaking needs in the design of drilling programs,the demonstration and drilling construction,the decision support system was developed based on function design and key technology research which were carried out.The drilling engineering decision support system,DrillAdviser,was developed based on SOA software architecture and plug-in development method.This system is easy to expand and it combines engineering geology information and drilling engineering information.It covers key technical elements of drilling engineering design,construction process optimization and post-drilling analysis.In addition,it can provide decision support such as real-time fusion of multi-source heterogeneous information,2D and 3D graphic display,computational simulation and collaborative discussion for expert decision making.It preliminarily solves problems of reduced function and insufficient fusion of multi-disciplinary information in present drilling decision support software. According to the actual application in multiple regions within and outside the country, DrillAdviser proved itself to be of reasonable design with good results.

drilling；collaborative decision；information fusion；program demonstration

2014-05-05；改回日期：2015-02-09。

肖莉(1968—)，女，四川江安人，1990年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，主要從事石油工程信息化研究與管理工作。

中國(guó)石化“十二五”重大信息化項(xiàng)目“中國(guó)石化石油工程決策支持系統(tǒng)”(編號(hào)：G11-MM-2011-080)及中國(guó)石化科技攻關(guān)項(xiàng)目“鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)研發(fā)”(編號(hào)：P13093)資助。

?鉆井完井?

10.11911/syztjs.201502007

TE19

A

1001-0890(2015)02-0038-06

聯(lián)系方式：(010)84988299，xiaoli.sripe@sinopec.com。