智能化钻井技术分析与发展趋势

穆铁奎 马建格

（玉门油田公司钻采工程研究院 玉门油田公司建筑安装工程处 735200）

对石油钻井智能化技术的研究，在开采一些比较困难的石油井的时候，具有非常重要的价值。钻井技术的智能化，可以让石油的开采更加专业化，钻井效率大幅度提高，钻井质量快速提升，劳动强度大大减轻，可以大范围减少事故的发生率，减少开采过程中成本的投入。在目前的条件下，石油钻井智能化只能依靠高新科技技术和自动化技术的发展。智能化技术的应用，可以让石油的开采变得方便和简单。智能化程度的高低，不但代表着国家经济发展水平的高低，而且代表着科学技术发展的先进程度。随着经济的发展，完全智能化的石油开采方式有着光明的发展前景。

1 智能化石油钻井技术的特点

石油钻井技术的智能化具有很多优点，其主要从以下几个方面表现出来：1.石油探测解析；2.石油开采工具的使用；3.石油开采的实时监测和数据解析。

石油钻井智能化的优点表现在探测方面，主要是指智能化可以加快石油钻井的速度，减短石油开采时间，从资料搜集、解析和处理等方面，对石油检测实行全方位计算机调控，对钻井过程的每一个环节进行监控，保证施工的安全，提升施工技术，大大减少石油开采需要的时间，在最短的时间内高质量完成石油钻井工程；

智能化钻井技术，表现在开采工具方面，主要是完成开采工具的机械化。在原来的开采过程中，很多环节是由人工手动操作完成的，智能化以后，这些人工操作的环节将大部分完成机械替代，这可以在节省人工的条件下，大大降低石油开采人员的劳动强度；

高质量的石油钻井工程，不仅要求高速准时完成钻井工程，而且要求钻井过程具有安全性。这就要求对钻井过程进行实时监控。在井下，要安装传感器和监控器，对石油不同井段的压力情况进行实时监控。让钻井轨道和钻头的精确度实现百分之百，让钻头准确穿破石油层，凭借监控器对钻井的动态进行实时解析；

对钻井资料进行解析，可以在很大程度上提高石油钻井过程的安全性，减少钻井过程中安全事故发生的可能，为石油开采工作人员的生命安全提供保障；提高石油钻井的质量，大大提高石油钻井的效率，有效保护国家的财产安全；

智能化钻井技术，不但可以减少工作人员的工作量，而且可以减少井下工程，比方说，可以减少井下电缆铺设，降低生产成本的投入；

石油开采技术的智能化，可以为石油开采提供范本。特别是山区、沙漠、海洋等一些地理条件比较复杂的地区，完全的智能化开采，使用机械化工具，可以为开采石油提供规范。同时，这些技术的使用，为那些不具备开采条件的石油井，提供了开采的可能；

石油开采技术的智能化，对相关石油开采过程中需要使用的工具以及一些相关技术提出了新要求。这在一定程度上，为这些工具和技术的向前发展提供了推动力，让它们逐渐向前发展。

2 智能化石油钻井技术的进展

2.1 智能化计算机控制平台

智能化计算机监控平台能够实施资料接收、资料解析、命令传达等工作。这个监控平台内部准备有数据资料库，这个数据资料库由一些钻井方面的专家撰写而成，为井下情况的分析提供资料支持。首先，井下传感器把井下的各种资料上传到计算机监控中心，监控中心对这些资料进行解析和评测，假如评测结果在数据库资料范围内，就把这个结论直接反馈到井下；假如这个结论超过了数据库资料的范围，就要把这一结论和井下的工作人员进行沟通，实现双方解决意见的一致。其次，要把这些资料进行整理、演绎，把有用的信息归纳到数据资料库中，不断对数据库进行更新。也就是说，计算机监控平台具有实时性、稳定性和安全性。这一监控平台要根据修井现场的真实情况，对修井技术进行提高，实现计算机监控平台对修井现场的三维可视化监视，实现真实、精确的监控效果，为教学科研的进行提供资料支持。一般情况下，数据通信接口平台由两个部分组成：一部分是修井操控平台；另一部分是修井远程操控体系。修井远程操控体系是一种远程操控软件，这种软件凭借对数据库进行操作，实现和三维可视监控系统的连接。三维可视监控系统包括以下几个方面的内容：（1）各种操控资料显示区；（2）安全注意区；（3）操控规范提醒区和反馈区。

智能化钻井技术是一个闭环钻井体系。其主要集合了地质、旋转等钻井技术、随钻地震、智能传输等技术手段，其由地面监测体系和短程通信体系、井下工具和监测体系等工程系统组成。

2.2 智能化钻井工具

智能化钻井技术使用的工具，一般可以完成对数据的检测和指令的执行。在保证智能化钻井系统高性能的条件下，井下检测工具要向微型化方向发展。其工具的智能化体现在检测方面，主要包括数据的检测、修井、通井等方面。这些环节的智能化可以保证石油钻井的方向，可以对钻头和钻柱的方向进行固定，对钻井工具生成导向力，智能化钻井工具是旋转钻井的重心，可以减少地层岩性对钻井工具的影响。接近钻头的技术参数能够依靠传感器，对钻头的实时工作情况进行监督，实现井下工作的安全、快速。

2.3 智能化钻井供电系统

各种不同的钻井工具，都需要耗费大量的电能，这就需要一个功能强大的供电系统。在这里，这个钻井电力体系主要包括柴油机发电机组和应急发电机组。井下钻井平台的用电体系主要包括高压配电盘、钻井配电盘以及低压配电盘等，为井下工作和工程施工提供电力照明。智能化管理体系（PMS)对不同部门的用电进行分配，对电力体系具有保护效果。现在，有三种比较可靠的供电方式：高性能电池、涡轮发电机组、导线电力传输。在不远的将来，电池的发展将逐渐向微型化和大容量方向转变。

2.4 智能化通讯网络

智能化通讯网络体系主要是指信息在控制中心和智能化调控平台之间实现双向传导，从而完成对钻井的调控与钻井资料的共享。在数据资料传导的过程中，有很大的集成性特点，比方说强大的储存量、快速的传导性、方便的交流性以及广大的延伸性和高度的稳定性。同时，这些通讯技术还具有强大的资料解析能力和帮助决策能力。智能化钻井技术可以完成数据的实时传导、以及井下数据资料的检测和传导，实现井下和地面之间的通信连接，既能够实现井下信息的传递，也可以完成井上指令的下达。

2.5 智能化信息传输技术

智能化导向钻井技术的使用，可以是井眼轨道检测和随钻测井技术的使用，也就相当于在钻头上装上了眼睛，技术工程师可以依据测量工具对信息资料的反馈，清晰的了解地质岩层的性质、钻井轨道信息等。智能化信息传输技术通过传感器把信息转化为振动信号，经过检波器的处理，对地层的信息进行解析。眼下，钻井过程中使用的信息传递法主要是声波法、脉冲法、电磁感应法等。

3 结束语

石油钻井技术实现智能化以后，可以大大减少成本的投入，减低安全事故发生的几率，减少石油钻井耗费的时间，提升钻井的效率，这为以后石油开采的发展指明了方向。

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