中原石油工程技术人员利用系统对库深1井钻井参数进行风险预测。

    □杨静丽 程相东

    1月8日，在中原石油工程生产指挥中心，值班技术人员和浩通过钻井工程数据远传和风险预警系统对西南工区10余口井的施工情况进行实时监控，并随时做好远程指导的准备。

    在看不见、摸不着的地下，如何让钻井作业如同驾驶导航车一般顺畅无阻地前行？中原石油工程钻井工程技术研究院科研团队历时两年多，自主研发了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。截至目前，该系统已在该公司西北工区的21支井队使用，日均发现并提示异常信息10余条，规避故障复杂50余井次，工区的复杂故障发生率降低约20个百分点。

    “千里眼”实时监控

    地下数据飞入“云端”

    “就像驾驶员通过仪表盘了解汽车状况。通过我们的数据远传系统，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，都能清晰地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说。

    科研团队充分利用现场VDX钻井参数仪采集的丰富数据资源，深入挖掘其潜在价值，通过自主研发的数据远传智能终端，实现了与钻井参数仪的数据交互，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。

    “该系统在数据回传方面表现卓越，数据更新速率远超同类产品，达到了国内平均水平的两倍以上。”李鹰峰介绍，“因此，它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可靠的数据支撑。”

    此外，该系统还内置了井队报表生成与汇总功能，极大地提升了报表管理效率，减轻了现场人员的工作量。为满足实时查询与监控的需求，科研团队还特别推出了移动端APP软件，让钻井“大数据”触手可及，随时随地掌握钻井动态参数。

    “智慧脑”敏锐感知

    风险故障及早预警

    2024年12月3日，中原石油工程钻井工程技术研究院青年专家胜亚楠带领团队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，以确保其预警精准无误。

    在地质构造复杂的地区钻井，无异于一场充满未知的冒险之旅，稍有不慎便可能遭遇卡钻、漏失等复杂状况。“目前钻井现场的卡钻故障识别主要依赖司钻和技术人员的个人经验，缺乏辅助软件的支持，风险识别的准确度和效率难以保证。现有的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方面，仍有待进一步提升。”胜亚楠说，这些激励他们研发风险预警系统。

    胜亚楠所率领的科研团队会聚了编程、算法、数模等领域的精英人才，致力于推动数字新技术与油气工业的深度融合，实现跨界创新。通过深入分析钻井作业过程中卡钻故障的专家知识判断，团队确定了卡钻风险对应的关键表征参数，并研究了这些参数的变化趋势，掌握了相应的变化规律。在此基础上，他们成功构建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。

    为验证系统的可靠性，科研团队选取了历史井进行数据反演。软件预警结果与实际井下风险高度吻合，充分证明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，我们的系统成功发出了两次上提遇阻和1次憋扭矩预警。这表明，在收到遇阻报警后，若能及时采取风险规避措施，便能有效预防卡钻故障的发生。”胜亚楠说。

    “智囊团”昼夜守护

    钻井之路畅通无阻

    在成功实现卡钻风险预警的基础上，科研团队并未止步，而是将目光转向了钻井液出口排量监测的难题。

    他们创新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确量化。同时，团队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。这一系列创新举措，使预警系统的功能更加全面、多元。

    “预警系统的最大价值在于提早发现风险，为操作人员赢得宝贵的‘抢救时间’。”胜亚楠强调。

    普光P3021-5井是中国石化首批“示范井”之一。当该井施工至3250米时，顶驱转速、扭矩等关键参数出现异常波动。预警系统迅速响应，每隔两分钟发出一次声光同步的卡钻风险预警。得益于精准预警和现场人员迅速行动，潜在的卡钻故障被成功排除。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井安全完钻提供了坚实保障。

    当前，科研团队正对系统进行持续优化升级。“我们刚刚完成了‘司钻智能辅助系统研制’的项目开题。”胜亚楠说，“接下来，我们将重点攻克工况智能识别与司钻操作智能提醒技术，为现场司钻配备一个‘辅助驾驶系统’，不仅能实时进行风险提示，而且将精准指导司钻优化钻井操作，更好地提升效率、降低风险。”