中国海油海上智能钻井导航系统关键技术进展与发展思考

吴怡1, 2,庞照宇1, 2, 3,宋先知3,李秉轩1, 2,祝兆鹏3,张瑞3(1.海洋石油高效开发国家重点实验室;2.中海油研究总院有限责任公司;3.中国石油大学(北京)石油工程学院)
摘要: 智能钻井通过数字孪生、人工智能与智能钻机等技术与装备,实现钻井全程的自主决策与闭环控制,达到提质、增效、降本与保障安全的目标。智能钻井装备是实现智能钻井的关键,国内外石油公司在智能钻井关键装备、智能钻井平台建设方面取得了一定的进展。中国海油通过技术攻关,初步构建了基于实时数据的海上智能钻井导航系统,基本实现了地层−井筒三维可视化、岩石可钻性智能表征、卡钻风险智能预警、机械钻速智能预测和钻井参数实时优化等5 项功能,并在渤海某井深层钻井中获得很好的提速效果。分析表明,海上智能钻井导航系统仍面临着井下海量真实数据获取、数据高速传输、井下作业闭环调控3 个方面的技术挑战,需要开展近钻头参数测量装置、智能钻杆与智能钻机等关键工具及技术研发,以实现基于井筒数字孪生的钻井智能决策与动态调控,提高海上深水深层钻井效率与质量,推动海洋油气钻井智能化发展。
关键词: 实时数据;智能钻井;导航系统;智能钻杆;闭环调控;风险预警;中国海油

目录介绍

1 智能钻井导航系统主要进展

1.1 基于Web 端的地层−井筒三维可视化

1.2 岩石可钻性智能表征和预测

1.3 机理数据融合的卡钻风险智能预警

1.4 机械钻速智能预测

1.5 钻井参数实时优化

2 智能钻井导航系统面临的挑战

2.1 井下环境复杂,近钻头数据获取困难

2.2 钻井液脉冲衰减,井下数据高效传输难度大

2.3 核心装备缺乏,智能钻井闭环控制面临挑战

3 发展展望

3.1 开发近钻头参数测量工具, 动态感知井下信息

1)井下工程参数近钻头实时测量系统方案设计

2)井下无线短传方案优化设计

3)井下供电方式设计

4)钻井井下工程参数实时测量工具加工与测试

3.2 研发智能钻杆,打造井下高速通信网络

1)钻杆有缆数据传输方案设计

2)钻杆接头信号通信方式及结构设计

3)长距离通信信号衰减研究及中继器设计

4)智能钻杆的加工与测试

3.3 研制智能钻机,实现钻井作业闭环调控

4 结束语

 

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