钻井知识库在智能化钻井中的构建和应用

陈龙桥 曹飞 王存芳 王祝

摘要：本文阐述了建立钻井知识库的意义和作用，提出了一种钻井知识库架构，并分享中石油钻井知识库在智能化钻井中的应用案例，实现钻井知识、事故案例共享，辅助现场和专家优快决策，提高现场钻井工程决策的科学性、实时性和实用性，减少中間环节，节约时间，降低钻井风险，节约钻井费用。

关键词：钻井知识库;搜索引擎;案例;辅助决策;提速模板

随着信息技术在石油工业的广泛应用，数字油田向着智能油田过渡和发展。当今走在油田智能化开发前列的公司不乏少数，比如斯伦贝谢开发了专用于旋转导向技术的智能系统，可以实现远程控制定向工具作业参数，提高了作业效率和油层中靶率。而中国石油的钻井工程智能支持系统尚处于起跑阶段，关键目标之一是建立各种数据模型和钻井分类知识数据库，实现对钻井作业风险的预警、提示和智能支持，由此提出建立特定油田或区块的个性化钻井知识库的需求。

1.建立钻井知识库的目标

知识库是用于知识管理、提供高效知识服务的一种特殊数据库。它是在普通数据库基础上，有针对性地从中抽取知识点，按照一定的知识体系进行整序和分析而组织起来的数据库，是经过分类、序化和重组后的知识集合。[1]

基于传统知识库的建设目标，制定了钻井知识库的创建目标。通过开发知识搜索引擎，建立远程实时决策指挥强大知识库体系，不仅可以运用于知识学习、日常工作，对施工过程和设计过程提供知识模型的支持，对施工作业进行优化和校准，对设计进行进一步优化。还可以通过对井筒工程大数据的深度挖掘，开展钻井知识库和非结构化数据挖掘技术攻关，依托大数据、人工智能等技术，进行多维度工程数据分析，服务于事故复杂的预防与预警、钻井方案优化，全面提升相关专业库的应用价值，为工程技术管理和决策提供高效、准确的信息支持，实现安全钻井、钻井提速、技术提升、管理提效的目标。

2.钻井知识库的作用

石油钻井企业建设知识库的重要作用在于收集和总结作业油区的钻井技术知识和作业经验，借以指导和优化后期钻井作业，同时通过事故复杂的警示作用帮助钻井决策人员优化作业程序和参数，有效缩短钻井周期，提高钻井效率。钻井质量的好坏，在很大程度上依靠工程技术人员和现场关键操作人员的知识和经验。因此，要想实现钻井服务企业的可持续发展，必须加强企业自身专有知识积累和管理。钻井知识库对钻井工程服务企业的重要性主要体现在以下三个方面。

2.1提高工程技术人员工作效率，使其快速进入工作状态。

钻井工程服务涉及多专业知识，且每一个油田甚至区块都具有各自的特点，重点关注的内容不尽相同，需要从业人员具备大量知识储备。其中大部分为基础知识，具备一定的通用性。知识库建设通过知识收集、分类、共享，可以有效减少个人团体之间重复收集整理同类知识的时间，个人通过知识库共享功能分类了解和学习特定油田区块的钻井知识。

2.2充分挖掘历史知识，加速“迭代”创新

现代社会知识更新迭代快，以前出现的事故复杂在加以学习和重视后会得到解决，同时伴随着新的问题和知识的产生。知识管理可以帮助用户从历史知识经验中挖掘可借鉴的新知识，加速钻井知识库迭代创新。

2.3运用强大的知识库，为钻井工程智能化提供支撑

强大的知识库是实现钻井工程智能化发展的前提。知识库的建立避免了因 大脑记忆不全而造成的错误判断。工程技术人员可以应用知识库来辅助分析和判断可能发生的复杂情况，从而降低事故复杂的发生几率。

3.钻井知识库的构架

某钻井工程智能支持系统钻井知识库的知识点主要来源有两条途径，一是人工分类和输入已知的各项知识点，包括分区块的工程地质特征、主要钻井工程难点、钻井方法的优选、事故复杂处理的主要方法;二是通过搜索引擎收集和提炼数据库中已完成井的重要成果和数据。

钻井知识库的构架主要包括体系维护、知识点维护、实例维护和用户维护。体系维护主要包括油田维护、区块维护、构造维护、区块构造维护、专业分类维护等子单元。体系维护的目的是将知识点按照油田、区域、构造、专业进行分类，便于分类搜索和知识精确推送。知识点维护包括分类知识维护、知识属性维护、提速模板维护等子单元。知识点维护的目的是将具体的知识点录入知识库中，知识点越多越细，对后期作业的指导性和参考性越强，智能化支持的准确性越高。实例维护包括知识点案例数据原设置、案例查询结果维护、提速模板维护等子单元。实例维护主要针对施工期间发生的事故复杂进行总结归纳，以期为后续钻井提供经验和指导。系统维护包括结构性知识分类标准维护、通用性知识分类维护等子单元。

知识点输入是建立知识库最基础的工作，而知识库要运转和发挥作用，还需要建立一套强大的搜索引擎，它的主要作用是基于钻井知识库的数据管理和分析工具，按条件进行数据查询和统计分析。现场人员可以通过搜索引擎搜索查询学习钻井知识，也可以通过已建立的智能化系统进行同区块以及邻井钻井数据查询和对比，帮助工程人员和管理人员随时了解历史井和当前井各工况的详细工程作业数据，减少数据查询的时间，提高基层队和管理人员的工作效率。

4.钻井知识库的应用案例

管理人员、技术专家、工程人员、井队人员都可通过知识库链接进入搜索页面，通过搜索关键字可以获得所需的知识点，点击对应的知识点可了解和学习详细的知识信息。录入的复杂预防与预警内容也可在知识库中进行浏览学习。

钻井知识库可与单井同一区块同一层位进行关联，在钻井单井动态对钻井过程中可能出现的井漏、溢流、遇阻卡等异常情况进行提示，及时指导现场钻井施工，降低事故复杂。根据在实时数据预警中选择的事故复杂展示其对应的处理内容。在展示界面展示相邻井号在该层位发生的事故复杂。

结合钻井知识库、钻井设计、实钻数据，开展单井动态分析和进度跟踪分析，形成钻井提速模板，提供智能的钻井动态辅助决策方案，改变传统的生产指挥模式。

5、结论与建议

现代钻井工程向着数据化、智能化方向不断迈进，而钻井知识库是实现智能化的关键一环，通过建立专属油田区块的知识库，为油田钻井资料的收藏管理提供了便捷途径，为人员培训提供知识平台，大大提高了现场人员发现问题和分析问题的速度和能力。同时搭载强大的检索功能、统计功能和推送功能，大大提升了知识库的利用价值。钻井知识库当然也不是建好就一劳永逸，需要与时俱进，持续更新，紧跟钻井技术进步的步伐，将知识库不断优化和注入新活力，为实现智能化钻井保驾护航。

参考文献：

[1]徐艳芳，曹高辉，王学东，等.基于知识构建的老庄研究知识库知识服务实现探析[J]，情报资料工作，2014，（1）：83～86.

[2]郭建明，基于本体的优化钻井知识库系统模型的研究[J]，石油天然气学报，2008，（01）：110-114.