“千里眼+智慧脑”让钻井更顺畅

　　在“看不见，摸不着”的地下，如何能让钻井作业跟开导航车一样，一路畅通无阻？“我们公司钻井工程技术研究院的科研人员历时两年多，自主研发了一套钻井工程数据远传和风险预警系统，为钻机安上‘千里眼’、装上‘智慧脑’，实现了对钻井作业现场井下风险的实时监测和预警。”中原石油工程公司相关负责人介绍，截至目前，该系统已在该公司西北工区的21个井队中投入使用，日均发现并提示异常信息10余条，规避了故障复杂约50余井次，让工区的复杂故障发生率降低了约20个百分点。

　　“千里眼”实时监控 地下数据飞入“云端”

　　“数据远传系统就像驾驶员通过仪表盘了解汽车状态一样，无论是现场操作的司钻还是千里之外生产指挥中心的技术专家，都能看到钻井的工程参数。”该公司钻井工程技术研究院钻井装备专家李鹰峰介绍。

　　据介绍，该院科研人员充分利用现场VDX钻井参数仪采集的数据资源，深入挖掘数据的潜在价值，通过研制的数据远传智能终端，实现与钻井参数仪数据交互，将50多项工程参数通过专用数据链路高速上传至数据中心。

　　“该系统在数据回传上表现卓越，其数据更新速率远超同类产品，是国内平均水平的两倍以上，因此能更精准地捕捉瞬时的关键工程信息，为钻井作业提供更为精准的数据支持。”李鹰峰说。

　　此外，该系统还自带井队报表生成和汇总功能，大大提高了报表管理效率，减轻了现场人员的工作量。“为便于实时查询和监控，我们还特别推出了移动端APP，让钻井‘大数据’触手可及，随时随地掌握钻井动态参数。”李鹰峰表示。

　　“智慧脑”敏锐感知 风险故障提早预警

　　5月11日，中原石油工程公司钻井工程技术研究院青年专家胜亚楠，带领科研人员对新安装风险预警系统的两套钻井设备进行了远程数据调试，以保障其预警的精准度。

　　“目前，钻井现场的卡钻故障识别主要依靠司钻和技术人员的个人经验，缺乏相应的辅助软件，风险识别的准确度和效率难以保证。现有卡钻识别技术在监控信息综合利用能力和风险预警及时性等方面，仍有待加强和完善。”胜亚楠说。

　　胜亚楠带领的科研团队，通过分析钻井作业过程中卡钻故障的专家知识判断，确定了卡钻风险对应的关键表征参数，并研究了卡钻发生位点的关键表征参数的变化趋势，得到了相应的变化规律。在此基础上，团队成功建立了基于工程参数变化趋势异常诊断的卡钻故障实时预警系统，实现了卡钻故障的实时智能诊断。

　　为了验证系统的可靠性，科研团队选取了发生卡钻的历史井进行数据反演。软件预警结果与实际井下风险相吻合，验证了预警系统的准确性和可靠性。“在对一口历史井的反演测试中，我们的系统有2次起钻遇阻和1次扭矩过载预警。这表明，系统在收到遇阻报警发出后，相关人员若能及时采取相应风险规避措施，就能有效防止卡钻故障的发生。”胜亚楠表示。

　　“智囊团”昼夜守护 钻井之路畅行无阻

　　在成功实现卡钻风险预警的基础上，科研人员瞄准钻井液出口排量监测的难题，创新性提出了钻井液出口排量非满管流量测量方法，并成功研制了出口排量定量测量装置，实现了出口排量的精准量化。同时，他们还设计了雷达波液面监测技术电路，并开发了基于液面监测数据的溢漏风险预警软件，实现了对溢漏风险的早期预警。

　　“预警系统最大的价值在于提早发现风险，从而为操作人员预留出充足的‘抢救时间’。”胜亚楠说。

　　普光P3021-5井是中国石化集团公司打造的首批示范井。钻井工程风险预警系统为这口井的顺利完钻立下了汗马功劳。

　　当该井施工到3250米时，顶驱转速、扭矩等关键参数出现异常波动，预警系统每隔2分钟发出1次声光同步的卡钻风险预警。得益于这套系统的精准预警和现场人员的迅速响应，潜在的卡钻故障被成功避免。整个钻探期间，预警系统共捕捉并提示了15条异常信息，为普光P3021-5井的安全完钻提供了保障。

　　当前，科研团队还在对系统进行优化升级。“接下来，我们将重点攻关工况智能识别与司钻操作智能提醒技术，为现场司钻配置一个‘辅助驾驶系统’，不仅实时进行风险提示，还将精准指导司钻优化钻井操作，从而提高钻井效率并降低风险。”胜亚楠说。