尹東流

（中海油田服務(wù)股份有限公司，河北廊坊 065201）

0 引言

石油能源是重要的戰(zhàn)略能源，對于社會發(fā)展和國防力量建設(shè)具有重要意義，其生產(chǎn)工藝是國家綜合實力的體現(xiàn)。石油鉆井技術(shù)是開采石油的關(guān)鍵工藝，石油鉆井技術(shù)會根據(jù)不同石油的開采環(huán)境進行鉆井裝備選擇，其中機械驅(qū)動鉆機、液壓驅(qū)動鉆機、電驅(qū)動鉆機、模塊化鉆機等大型鉆井設(shè)備為了降低人工操作難度，都會采用自動化技術(shù)進行作業(yè)，提高石油鉆井效率，保障鉆井施工安全。但目前在石油鉆井自動化技術(shù)應(yīng)用中仍需完善的方面，需要進行技術(shù)改善和升級。基于此，本文以石油鉆井裝備自動化關(guān)鍵技術(shù)為核心內(nèi)容，對石油鉆井自動化技術(shù)進行分析研究。

1 石油鉆井自動化關(guān)鍵技術(shù)

石油鉆井施工中應(yīng)用自動化技術(shù)不僅能減輕石油工人的工作強度，提高鉆井效率，對于施工安全方面也有顯著作用，在石油開采工作中取得了廣泛的實踐效果。石油鉆井自動化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下4 個方面。

1.1 智能化勘探技術(shù)

石油勘探是石油鉆井、開采的前提，在石油勘探中利用先進的自動化技術(shù)，能夠?qū)Σ煌刭|(zhì)環(huán)境進行全方位石油探測，精準定位石油井位置，為后續(xù)的石油鉆井、開采提供基礎(chǔ)和有力的保障。利用智能化的勘探技術(shù)能夠降低勘探人員的工作難度，利用其智能分析能力來提升技術(shù)人員的勘測工作效率，在具體應(yīng)用中主要表現(xiàn)在以下3 個方面。

（1）實現(xiàn)精準油氣定位，智能化勘探技術(shù)利用GPS 技術(shù)、北斗技術(shù)等衛(wèi)星定位技術(shù)在石油勘探中能夠在最快的時間內(nèi)找到油氣資源位置，并進行油氣井定位。有效提高勘測效率，縮短勘探周期，并利用智能化精準定位有效的避免人工出錯率。通過智能化及大數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)Φ叵虏煌挠蜌夥植歼M行散點定位，為接下來的鉆井計劃提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）實現(xiàn)智能評估，智能化勘探技術(shù)利用其電子感應(yīng)設(shè)備，可以對地下200 m 的物質(zhì)進行全方位探測，針對區(qū)域的油氣分布、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、油氣含量、地質(zhì)條件等進行詳細勘測，并進行有效的畫面?zhèn)鬏?，幫助勘探人員更好地了解地下實際情況。智能化勘探技術(shù)也能根據(jù)所勘測的數(shù)據(jù)進行智能評估，分析出該區(qū)域油井的開采價值和開采強度。為后期施工做有效的評估。

（3）自動化數(shù)據(jù)分析功能，針對智能勘探中收集的大量數(shù)據(jù)和地下畫面，借助計算機軟件的自動分析功能，能夠?qū)睖y數(shù)據(jù)進行詳細的量化處理，針對油井內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、油氣分布、地質(zhì)情況等指標進行詳細分析，為后續(xù)的石油鉆井和開采計劃提供參考依據(jù)。

1.2 儲存虛擬化技術(shù)

石油鉆井工作中會產(chǎn)生大量的信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的處理和儲存關(guān)乎整個鉆井施工工作的有序推進。儲存虛擬化技術(shù)正是石油鉆井工作中針對數(shù)據(jù)儲存處理工作創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)，有效地將計算機信息技術(shù)與石油技術(shù)相融合，使得石油鉆井數(shù)據(jù)存儲擁有了大量的儲存空間，有效提高了資源利用率，具體功能如下。

（1）實現(xiàn)動態(tài)擴展作用。在傳統(tǒng)的石油鉆井過程中，只能通過特定的儲存設(shè)備對鉆井過程中資料和數(shù)據(jù)進行儲存和利用，不僅增加了數(shù)據(jù)資源處理成本，本身對于數(shù)據(jù)資源的使用也具有一定的局限性，在虛擬化儲存技術(shù)中，能夠借助計算機運算、空間語言編程來改善傳統(tǒng)石油鉆井的存儲容量的局限性，利用虛擬技術(shù)來進行動態(tài)擴展儲存空間，優(yōu)化計算機軟件運算效率，實現(xiàn)計算機技術(shù)對于數(shù)據(jù)資源的精準控制，提高信息資源運用效率。

（2）實現(xiàn)復(fù)合分層。儲存虛擬化技術(shù)將石油鉆井數(shù)據(jù)資源進行云平臺儲存管理，并借助大數(shù)據(jù)技術(shù)建立石油鉆井數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)的種類和功能進行整合分層，按照標準的指令進行劃分儲存。在數(shù)據(jù)利用中，鉆井工作人員可以根據(jù)自身的工作需求最快速的獲取全面的信息數(shù)據(jù)，幫助石油鉆井工作人員在施工作業(yè)中獲取到最佳信息數(shù)據(jù)，保障鉆井施工的有序推進，提高工作效率。

（3）具備較強的容錯能力。儲存虛擬化技術(shù)在應(yīng)用中，石油鉆井數(shù)據(jù)是通過計算機信息技術(shù)來控制處理，但是儲存空間是在于云端，這樣有效的避免了因為計算機或者儲存設(shè)備遭受破損、外界入侵等問題造成數(shù)據(jù)資源破損、丟失。云端儲存的安全性、備份性有效提升了鉆井數(shù)據(jù)資源的容錯性，能夠在數(shù)據(jù)處理錯誤可以通過云端進行恢復(fù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的安全管理。

1.3 智能鉆柱技術(shù)

智能鉆柱技術(shù)是實現(xiàn)石油鉆井智能化的關(guān)鍵技術(shù)，能夠通過井下至地面的雙向通信及動力傳輸功能改善傳統(tǒng)鉆井導(dǎo)線技術(shù)的弊端，能提高鉆井作業(yè)的安全性和高效性，降低鉆井作業(yè)中出現(xiàn)的安全性問題。智能鉆柱技術(shù)采用光纖技術(shù)，以分布式的方式來進行傳感器設(shè)備配置，實現(xiàn)地上—井下雙向電力傳輸，將地下鉆井作業(yè)對應(yīng)的輸送功能和鉆井相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)進行詳細記錄，并實時傳輸至地面工作人員，以此來高效獲取數(shù)據(jù)評估結(jié)果，保障鉆井作業(yè)的高效進行。

1.4 調(diào)控自動化技術(shù)

調(diào)控自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠為石油鉆井作業(yè)構(gòu)建良好的信息數(shù)據(jù)平臺。調(diào)控自動化技術(shù)能夠?qū)κ豌@井作業(yè)的工作細節(jié)和施工流程進行細節(jié)調(diào)控，保障石油鉆井工作的安全高效運轉(zhuǎn)，具體表現(xiàn)在以下3 個方面。

（1）實現(xiàn)石油鉆井自動操作。在石油鉆井工作中利用計算機技術(shù)、無線互聯(lián)通信技術(shù)來進行操作指令發(fā)布，實現(xiàn)鉆井設(shè)備的自動化作業(yè)。調(diào)控自動化技術(shù)通過建立調(diào)控平臺，對不同環(huán)節(jié)的鉆井設(shè)備作業(yè)進行調(diào)節(jié)和控制，打破傳統(tǒng)鉆井作業(yè)的局限性和人為操作受限于經(jīng)驗、技術(shù)、知識積累等方面，提升石油鉆井工作的自動化水平和安全性能。

（2）實現(xiàn)石油鉆井工作中邏輯表達技術(shù)應(yīng)用。調(diào)控自動化技術(shù)通過借助虛擬化儲存技術(shù)的數(shù)據(jù)資源來實現(xiàn)邏輯表達技術(shù)應(yīng)用，針對石油鉆井工作中各項數(shù)據(jù)進行邏輯處理，讓鉆井作業(yè)流程符合邏輯標準，提升鉆井施工中各項優(yōu)化措施的使用率，起到優(yōu)化石油鉆井施工工藝的作用。

（3）實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)貢獻。調(diào)控自動化技術(shù)的應(yīng)用取決于石油鉆井的信息數(shù)據(jù)共享，調(diào)控自動化技術(shù)借助智能鉆柱技術(shù)收集地下鉆井數(shù)據(jù)，針對信息數(shù)據(jù)進行合理分析，并結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)果對鉆井設(shè)備進行調(diào)控操作。

2 石油鉆井自動化關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

石油鉆井自動化技術(shù)最大的作用就是讓石油鉆井工作自動化作業(yè)，監(jiān)控系統(tǒng)則是鉆井設(shè)備自動化作業(yè)的重要保障，不僅能起到分析鉆井作業(yè)程序、優(yōu)化鉆井作業(yè)操作的目的，也能起到風險預(yù)警、事后評估的作用，在監(jiān)控系統(tǒng)實踐應(yīng)用中，利用計算機軟件對鉆井設(shè)備作業(yè)的數(shù)據(jù)和進度進行收集，并且在短時間內(nèi)形成評估報告，幫助作業(yè)人員更清晰的評估作業(yè)進程和井下具體情況。作業(yè)完成后，也能通過監(jiān)控系統(tǒng)進行作業(yè)回顧，來優(yōu)化作業(yè)流程，提高自動化作業(yè)水平。特別是針對某些難度大、地質(zhì)特殊的鉆井環(huán)境，可以利用監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行模擬鉆井，挖掘出鉆井施工中可能存在問題，并作出針對性方案和措施，優(yōu)化石油鉆井作業(yè)方案，提高鉆井施工水平。

2.2 石油鉆井設(shè)備的應(yīng)用

鉆井設(shè)備是石油鉆井開采的基礎(chǔ)，鉆井設(shè)備的自動化能夠有效的減輕施工人員的工作難度，提高鉆井工作效率，也能提高施工人員的安全系數(shù)，降低風險源。自動化鉆井設(shè)備能夠利用計算機指令進行獨立完成鉆井施工作業(yè)，實現(xiàn)無人工操作。

2.3 通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

利用智能鉆井技術(shù)的雙向出傳輸功能，實現(xiàn)地面與的井下作業(yè)的信息有效傳遞，在自動化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，建立通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實現(xiàn)井下數(shù)據(jù)的高效收集，也能結(jié)合虛擬化儲存技術(shù)來擴充數(shù)據(jù)信息傳輸量，為鉆井作業(yè)提供及時的數(shù)據(jù)參考，幫助作業(yè)人員更加科學(xué)、合理地評估鉆井作業(yè)條件和優(yōu)化鉆井工藝。

3 石油鉆井自動化關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 鉆井設(shè)備的智能化、自動化發(fā)展

在石油企業(yè)發(fā)展中，鉆井施工將向智能化、自動化的方向發(fā)展，對石油鉆井設(shè)備進行智能化、自動化水平提升是技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑，智能鉆井技術(shù)、智能化勘探技術(shù)的應(yīng)用將催生一系列的智能化鉆井設(shè)備。

3.2 遠程控制技術(shù)的應(yīng)用

隨著5G 技術(shù)的應(yīng)用，在石油鉆井施工中能夠借助5G 互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)遠程控制，在鉆井作業(yè)中實現(xiàn)智能化鉆井，降低人工操作率，提升施工安全和鉆井工作效率。針對鉆井機械設(shè)備進行一體化定制，利用終端遠程控制系統(tǒng)對鉆井設(shè)備的作業(yè)進行有效控制，利用計算機的程序化指令來優(yōu)化鉆井工藝，提升石油企業(yè)工作效率。如在鉆井作業(yè)中利用5G 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將一體化的鉆井設(shè)備接入到遠程控制技術(shù)中，進行統(tǒng)一指令控制管理。利用智能化勘探技術(shù)對鉆井環(huán)境、地質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行評估報告分析，找到最佳井口位置，通過遠程控制技術(shù)來對井口機型鉆井操作，并輔助其他鉆井設(shè)備，實現(xiàn)鉆井作業(yè)。

在施工過程中利用監(jiān)控系統(tǒng)來獲取作業(yè)數(shù)據(jù)信息，及時根據(jù)井下作業(yè)情況來調(diào)整指令，實現(xiàn)無人化鉆井作業(yè)，不僅能利用計算機程序指令的細節(jié)性來優(yōu)化鉆井工藝，也能提高鉆井作業(yè)效率和鉆井進度。

3.3 鉆井自動化技術(shù)應(yīng)用的管理

未來智能化鉆井技術(shù)中，對于鉆井作業(yè)的管理會由操作人員管理轉(zhuǎn)向為自動化技術(shù)管理，因此石油企業(yè)在鉆井工作中，首先要進行頂層設(shè)計，成立專門管理部門，對智能化程序和鉆井設(shè)備進行集中管理，避免出現(xiàn)因為計算機語言或程序故障造成施工誤差。其次，要開發(fā)對應(yīng)的預(yù)警機制，智能化鉆井技術(shù)對于鉆井作業(yè)完全依靠計算機指令，不具備鉆井經(jīng)驗，因此對于在鉆井作業(yè)中地質(zhì)環(huán)境、鉆井環(huán)境的變化要做到及時預(yù)警，幫助管理人員及時調(diào)整鉆井工藝，修改作業(yè)指令，保障鉆井作業(yè)的有序運轉(zhuǎn)。