馬鵬鵬，周英操，蔣宏偉，趙亦朋

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院研究生部，北京100083；2.中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院，北京102206）

在深部復(fù)雜地質(zhì)條件下鉆井時(shí)，井下故障常常造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。控制井下故障、降低鉆井成本有2個(gè)途徑：一是從硬件入手，研究開發(fā)各種鉆井工具和裝備，提高鉆井效率，加快鉆井速度，達(dá)到避免意外損失、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的；二是從軟件入手，研究開發(fā)鉆前設(shè)計(jì)、鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)控制和鉆后評(píng)估一體化鉆井軟件，利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)并調(diào)整鉆井方案，達(dá)到最優(yōu)鉆井的目的。通過風(fēng)險(xiǎn)控制軟件掌握鉆井實(shí)時(shí)信息，診斷、處理和預(yù)測井下故障，避免鉆井損失；用鉆后評(píng)估軟件對(duì)鉆井的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行評(píng)估總結(jié)，為今后的鉆井工程做準(zhǔn)備。目前，Schlumberger公司的NDS系統(tǒng)、挪威的eDrilling系統(tǒng)和Baker Hughes的Copilot隨鉆診斷系統(tǒng)［1－4］都已進(jìn)行了成功應(yīng)用，展示了未來鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

鉆井井下控制包括井眼軌跡控制和風(fēng)險(xiǎn)控制。其中風(fēng)險(xiǎn)控制包括風(fēng)險(xiǎn)的診斷、分析、評(píng)價(jià)、控制和管理。筆者通過分析國外鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)和現(xiàn)場應(yīng)用等情況，明確了鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)由隨鉆測量技術(shù)、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、實(shí)時(shí)模型、可視化技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)控制軟件系統(tǒng)和配套的基礎(chǔ)設(shè)施等關(guān)鍵技術(shù)組成，詳細(xì)闡述了流動(dòng)模型、摩阻扭矩模型、振動(dòng)模型等實(shí)時(shí)模型的功能，分析了我國發(fā)展鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)存在的問題，并提出了發(fā)展建議。

1 國外風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)

1.1 NDS系統(tǒng)

NDS系統(tǒng)［4－8］主要包括鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)、鉆井?dāng)?shù)據(jù)解釋系統(tǒng)和鉆井風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)等。NDS技術(shù)的核心思想是及時(shí)傳遞準(zhǔn)確的信息，通過一套完整的工作框架和工藝方法，將多領(lǐng)域的專家、鉆井?dāng)?shù)據(jù)庫軟件、先進(jìn)的預(yù)測軟件和最新的硬件集成在一起，按照交流和協(xié)作為重點(diǎn)的結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行工作，對(duì)各種井下風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、分析、預(yù)防和控制。應(yīng)用NDS鉆井的工藝過程包括鉆前階段、鉆進(jìn)階段和鉆后總結(jié)階段。NDS的關(guān)鍵技術(shù)包括隨鉆測量技術(shù)、地質(zhì)力學(xué)模型、鉆井風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)、孔隙壓力預(yù)測技術(shù)和可視化技術(shù)。

NDS系統(tǒng)在世界各地得到了廣泛應(yīng)用，取得了可觀的效益［3－9］。該系統(tǒng)應(yīng)用于北海 Mungo油田時(shí)，快速確定了鉆井方案，并成功高效無風(fēng)險(xiǎn)地完成鉆井作業(yè)。在新疆克拉瑪依油田霍003井和塔里木迪那地區(qū)的鉆井中，通過調(diào)整鉆井液密度，將循環(huán)當(dāng)量鉆井液密度控制在窄安全密度窗口內(nèi)，減少了漏失和井塌等井下故障，縮短了鉆井周期。在同樣井深的條件下，霍003井的鉆井周期比霍001井縮短104d，比霍002井縮短65d（見圖1）。

圖1 霍003井與鄰井鉆井周期對(duì)比Fig.1 Comparison of drilling cycle time

1.2 eDrilling系統(tǒng)

eDrilling系統(tǒng)［2，10］是集鉆井仿真模擬、實(shí)時(shí)3D可視化和遠(yuǎn)程專家決策于一體的自動(dòng)化鉆井系統(tǒng)，由一體化鉆井模擬裝置、鉆井程序合理化模塊、實(shí)時(shí)鉆井監(jiān)督模塊、鉆井情況和環(huán)境分析模塊、優(yōu)化鉆井模塊、虛擬井眼成像模塊、數(shù)據(jù)傳輸分配模塊等功能模塊組成，其主要特點(diǎn)為：

1）具有先進(jìn)的、可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬井下狀況的鉆井綜合模擬器，可用于追蹤觀察鉆井過程，評(píng)估不同操作造成的影響；有能夠建立不同鉆井子過程的動(dòng)態(tài)模型，并考慮了這些子過程間的相互影響。

2）可以自動(dòng)檢查修正鉆井?dāng)?shù)據(jù)，以滿足計(jì)算機(jī)模型處理的要求。

3）可依據(jù)鉆井?dāng)?shù)據(jù)和鉆井模型（或鉆井綜合模擬器），實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

4）可與實(shí)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，和鉆前預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，診斷井下狀態(tài)。

5）可為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)鉆井提供技術(shù)建議。

6）具有虛擬井筒和先進(jìn)的井下可視化技術(shù)。同時(shí)，設(shè)計(jì)的可視化系統(tǒng)可為全球環(huán)境下的所有鉆井專家提供共同的工作環(huán)境，提高協(xié)同合作效率。

7）具有數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施。

eDrilling鉆井綜合模擬器利用仿真和實(shí)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)鉆井、減少井下故障，并提供技術(shù)決策支持。應(yīng)用領(lǐng)域包括設(shè)計(jì)階段、鉆進(jìn)階段、培訓(xùn)和鉆后評(píng)估階段。在設(shè)計(jì)階段，可以結(jié)合地質(zhì)模型仿真鉆井方案，預(yù)測該方案有可能帶來的問題。在鉆進(jìn)階段，可以進(jìn)行監(jiān)測與控制，把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供給模型，診斷井下狀態(tài)，并給出優(yōu)化鉆井的建議。在培訓(xùn)階段，用3D可視化的形式回放或者模擬鉆井過程，培訓(xùn)新員工。鉆后評(píng)估階段，可以總結(jié)積累有用的鉆井經(jīng)驗(yàn)，升級(jí)更新系統(tǒng)模型，為待鉆井做準(zhǔn)備。

eDrilling系統(tǒng)在挪威海域的埃科菲斯克油田和希爾德氣田獲得了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制鉆井。埃科菲斯克油田的大部分新鉆井通過位于280km外的陸上操作中心進(jìn)行遠(yuǎn)程支持。在該操作中心應(yīng)用eDrilling系統(tǒng)［10－17］后，可以實(shí)時(shí)顯示3D 可視化鉆井平臺(tái)、井眼軌跡和虛擬井眼及鉆具，專家在該操作中心即可對(duì)海上鉆井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控（見圖2）。

圖2 eDrilling系統(tǒng)3D可視化Fig.2 3Dvisualization of eDrilling

希爾德氣田一口評(píng)價(jià)井的鉆井液安全密度窗口非常窄，且屬于高溫高壓井。該井沒有使用eDrilling系統(tǒng)進(jìn)行決策支持，鉆進(jìn)過程中遇到了復(fù)雜情況，非生產(chǎn)時(shí)間達(dá)10d，漏失鉆井液1 264m3。鉆后分析發(fā)現(xiàn)，如果在鉆進(jìn)時(shí)使用eDrilling系統(tǒng)輔助決策，能提前判斷出鉆井液當(dāng)量密度低于地層孔隙壓力當(dāng)量密度，從而可以及時(shí)調(diào)整鉆井液當(dāng)量密度，避免以上損失。

1.3 Copilot系統(tǒng)

Copilot系統(tǒng)是基于井下多傳感器數(shù)據(jù)收集與處理的實(shí)時(shí)鉆井優(yōu)化服務(wù)系統(tǒng)，包括井下隨鉆測量工具、鉆臺(tái)數(shù)據(jù)分析顯示系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄裝置，技術(shù)人員通過測量、分析和診斷動(dòng)態(tài)鉆井過程，提高鉆井效率和井下鉆具組合的可靠性，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)。Copilot系統(tǒng)配置的傳感器能夠測量井下鉆壓、扭矩、轉(zhuǎn)速和動(dòng)力鉆具的轉(zhuǎn)速、彎曲力矩、環(huán)空與井眼壓力等參數(shù)，識(shí)別井下工具的軸向加速度及橫向加速度、鉆頭跳動(dòng)、黏滑及旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。工程師對(duì)常規(guī)鉆井時(shí)井下工具采集到的地下工程數(shù)據(jù)、鉆井液錄井和鉆井觀測收集到的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，以及由Copilot系統(tǒng)直接測得的井下工具受力數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，進(jìn)行井下故障診斷與預(yù)測，并通過控制鉆井液壓力、流速、調(diào)節(jié)鉆壓與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，預(yù)防工具過早損壞，避免卡鉆、扭斷和落井等鉆井風(fēng)險(xiǎn)。

Copilot系統(tǒng)在現(xiàn)場應(yīng)用后，得到了迅速發(fā)展，并取得了很好的應(yīng)用效果。例如，在Troll油田多分支井鉆井中應(yīng)用時(shí)，有效避免了鉆具組合在地層交界處發(fā)生偏斜，并降低鉆頭損壞、鉆具組合及鉆桿的磨損，使該地區(qū)的鉆速得到了大幅提高（見圖3（a））。在意大利ValD’Agri地區(qū)Miocenic角礫巖到賽諾階石灰?guī)r地層中鉆大位移水平井時(shí)，應(yīng)用Copilot系統(tǒng)后鉆井周期大幅縮短，實(shí)際鉆井周期比設(shè)計(jì)鉆井周期縮短28.5d（見圖3（b））。

圖3 Copilot系統(tǒng)應(yīng)用效果對(duì)比Fig.3 Application effect of Copilot

2 鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

分析NDS、eDrilling和Copilot等鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用效果可以看出，鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)、可視化技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)控制軟件系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施（見圖4）。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)控制基礎(chǔ)技術(shù)

圖4 鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)Fig.4 Key technologies of drilling risk control system

隨鉆測量技術(shù)能夠測得更加真實(shí)地反映原始地層信息和井下狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制的關(guān)鍵。鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制依賴于現(xiàn)有的隨鉆測量工具，包括隨鉆測量（MWD）、隨鉆測井（LWD）、隨鉆地震（SWD）、隨鉆壓力監(jiān)測和今后可能研發(fā)出來的更先進(jìn)的工具，來監(jiān)測記錄井下參數(shù)變化，根據(jù)參數(shù)變化情況來判斷井眼狀況。

2.1.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量管理技術(shù)

外部導(dǎo)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)的質(zhì)量決定了模型的計(jì)算結(jié)果是否精確可靠。數(shù)據(jù)質(zhì)量管理技術(shù)能夠自動(dòng)檢查并修正鉆井?dāng)?shù)據(jù)，得到模型需要的鉆井?dāng)?shù)據(jù)；能夠診斷傳感器故障；過濾系統(tǒng)錯(cuò)誤和噪聲等對(duì)數(shù)據(jù)造成的影響；剔除獲取的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)等。

2.1.3 數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)

數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)隨鉆測量數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井實(shí)鉆數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的管理，實(shí)現(xiàn)基地與井場之間鉆井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸和共享。

2.1.4 實(shí)時(shí)模型

實(shí)時(shí)模型包括鉆井設(shè)計(jì)階段、鉆進(jìn)階段和鉆后評(píng)估階段需要的所有鉆井子模型，各子模型應(yīng)滿足以下要求：能精確反映物理現(xiàn)象；具有靈活性，可升級(jí)更新；運(yùn)算速度足夠快、穩(wěn)定性好，滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。利用實(shí)時(shí)模型對(duì)各階段需要的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析；對(duì)鉆井過程進(jìn)行仿真，虛擬可視化的鉆井過程；對(duì)循環(huán)當(dāng)量鉆井液密度、溫度剖面、鉆柱和井壁的摩擦、井眼清洗情況、井壁穩(wěn)定性、孔隙壓力、最優(yōu)鉆速等關(guān)鍵鉆井參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算和監(jiān)測，通過監(jiān)測這些關(guān)鍵參數(shù)的變化判斷并預(yù)測井下狀況。實(shí)時(shí)模型主要有以下6種：

2014年4月至2017年11月我院收治的255例小兒腹股溝斜疝患兒。年齡1-13歲;小切口手術(shù)組,158例,平均年齡(5.77±2..62),男129例,女29例,右側(cè)95,左側(cè)63例;腹腔鏡97例,平均年齡(4.34±2.67),男75例,女22例,右側(cè)59例。兩組一般資料比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p>0.05),兩組有可比性。

流動(dòng)模型 能夠通過試驗(yàn)測量或設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行多相流計(jì)算。要求模型算法快速高效，能夠適應(yīng)不同的實(shí)時(shí)環(huán)境，可及時(shí)更新調(diào)整，適用于鉆井方案設(shè)計(jì)、鉆井施工、鉆井實(shí)時(shí)優(yōu)化及其他操作。模型可計(jì)算參數(shù)包括：井底壓力、循環(huán)當(dāng)量密度、溫度和鉆進(jìn)時(shí)鉆井液池內(nèi)鉆井液體積隨時(shí)間的變化；起下鉆時(shí)的抽汲壓力和激動(dòng)壓力；停止循環(huán)時(shí)的靜液當(dāng)量密度和溫度；恢復(fù)循環(huán)后的瞬時(shí)壓力。

摩阻扭矩模型 能根據(jù)輸入大鉤荷載計(jì)算鉆壓，或者根據(jù)輸入鉆壓計(jì)算大鉤荷載；根據(jù)輸入地面扭矩計(jì)算鉆頭扭矩，或者根據(jù)輸入鉆頭扭矩計(jì)算地面扭矩；計(jì)算摩擦系數(shù)；根據(jù)鉆柱彈性變形修正鉆頭深度；對(duì)鉆機(jī)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行初步校準(zhǔn)，比如從頂驅(qū)傳遞到鉆柱的壓力和扭矩。而且，可以對(duì)比起下鉆時(shí)大鉤荷載的測量值和計(jì)算值，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)報(bào)警，并對(duì)比歷史數(shù)據(jù)來判斷是否出現(xiàn)狗腿；對(duì)比接單根時(shí)上提、旋轉(zhuǎn)和下放等過程中的大鉤荷載和扭矩的測量值和計(jì)算值；對(duì)比鉆進(jìn)過程中扭矩和機(jī)械鉆速的測量值和計(jì)算值，據(jù)此判斷井眼清洗情況。

振動(dòng)模型 能通過模型檢查鉆柱振動(dòng)問題，并在發(fā)現(xiàn)問題后推薦解決方案。例如：進(jìn)行主動(dòng)阻尼控制，解決鉆柱黏滑問題；通過調(diào)整鉆壓、轉(zhuǎn)速等鉆井參數(shù)解決振動(dòng)問題。還可以利用振動(dòng)模型判斷設(shè)計(jì)的井眼軌道和鉆具組合在鉆井過程中能否產(chǎn)生振動(dòng)。

機(jī)械鉆速模型 鉆井過程中，地層參數(shù)或鉆井參數(shù)的變化都可能引起機(jī)械鉆速的變化。其中，地層參數(shù)包括抗壓強(qiáng)度和地層壓力，鉆井參數(shù)包括鉆頭類型、鉆壓、轉(zhuǎn)速、井底壓力、鉆井液流速和黏度等。結(jié)合錄井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)這些參數(shù)的變化進(jìn)行分析，可以更詳細(xì)地了解井底狀態(tài)。結(jié)合機(jī)械鉆速與鉆頭扭矩和鉆壓的關(guān)系、摩阻扭矩、井眼清洗情況、井底壓力等參數(shù)，可以優(yōu)化鉆井，提高效率。根據(jù)ConocoPhillips公司提供的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)械鉆速進(jìn)行分析，結(jié)果表明，調(diào)整鉆壓使機(jī)械鉆速達(dá)到最大，可以縮短15%的鉆井時(shí)間；如果能夠完全消除鉆柱振動(dòng)問題，可以縮短40%的鉆井時(shí)間。

井壁穩(wěn)定模型 可以應(yīng)用地層參數(shù)、溫度和壓力等參數(shù)計(jì)算井壁失穩(wěn)的概率，判斷圍巖的穩(wěn)定性?？紤]鉆井液的化學(xué)性質(zhì)、井斜角、地應(yīng)力各向異性、溫度、巖石塑性和地層強(qiáng)度各向異性等參數(shù)對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響，判斷剪切或拉伸失效準(zhǔn)則是否適用；還可通過改變鉆井液添加劑或井眼方向等輸入?yún)?shù)，測試這些參數(shù)對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響。

地質(zhì)力學(xué)模型 地層孔隙壓力預(yù)測對(duì)鉆井方案設(shè)計(jì)、井壁穩(wěn)定性控制、鉆井液密度選擇及井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著非常重要的作用。地質(zhì)力學(xué)模型由包括地層頂部、斷層、巖石強(qiáng)度信息、孔隙壓力、應(yīng)力大小和方向等各種參數(shù)的地質(zhì)剖面組成，并與區(qū)域地層和地震圖像相連接，用來預(yù)測地層孔隙壓力和地層巖石強(qiáng)度。利用該模型還能夠計(jì)算不同鉆井過程和不同地質(zhì)條件下的孔隙壓力。

2.2 可視化技術(shù)

3D可視化技術(shù)可以形象直觀地展示現(xiàn)場鉆井的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)觀察正在進(jìn)行的鉆井細(xì)節(jié)。操作人員可以通過一個(gè)簡單易用的操作界面3D可視化地控制整個(gè)鉆井過程。該系統(tǒng)可以安裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，用多個(gè)顯示屏同時(shí)顯示從多個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源采集到的信息，為處于同一控制房或通過因特網(wǎng)處于不同地域的多個(gè)用戶創(chuàng)造協(xié)同合作的工作環(huán)境。

3D可視化實(shí)現(xiàn)整個(gè)鉆井過程的實(shí)時(shí)可視化，包括實(shí)時(shí)井眼軌跡、實(shí)時(shí)地質(zhì)模型和實(shí)時(shí)井眼狀況等，以可視化的形式追蹤觀察鉆井過程；還能實(shí)現(xiàn)從地面設(shè)備到井下環(huán)境的一體化仿真和回放已有的鉆井過程，對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行虛擬培訓(xùn)。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)控制軟件系統(tǒng)

結(jié)合以上關(guān)鍵技術(shù)，建立鉆井風(fēng)險(xiǎn)診斷與預(yù)測的數(shù)學(xué)模型，并以此為基礎(chǔ)，基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境開發(fā)以鉆井信息化、過程可視化、決策智能化為特征，工程與地質(zhì)相結(jié)合的協(xié)同決策支持的軟件平臺(tái)和系統(tǒng)。在鉆井過程中實(shí)時(shí)地判斷并預(yù)測井下故障，并給出處理方案供技術(shù)人員參考，實(shí)現(xiàn)控制鉆井風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆井效率和經(jīng)濟(jì)利益的目的。

2.4 基礎(chǔ)設(shè)施

在鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)中各子模塊、可視化客戶端和外部數(shù)據(jù)源之間有大量的數(shù)據(jù)交換。因此，要求系統(tǒng)配備數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲(chǔ)存與處理所必須的硬件設(shè)備，配置滿足使用要求的計(jì)算機(jī)，滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的需求，實(shí)現(xiàn)技術(shù)人員和系統(tǒng)的交互。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)如圖5所示。從外部數(shù)據(jù)源采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，既可以直接通過實(shí)時(shí)界面顯示，也可以通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)分配，使數(shù)據(jù)可被數(shù)據(jù)質(zhì)量模塊、實(shí)時(shí)模型、軟件系統(tǒng)和可視化工具等應(yīng)用。

圖5 數(shù)據(jù)流程結(jié)構(gòu)Fig.5 Structure of data flow

3 國內(nèi)鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)研發(fā)存在的問題

20世紀(jì)80年代末，我國開始研究利用計(jì)算機(jī)輔助診斷處理井下故障，當(dāng)時(shí)以建立專家系統(tǒng)知識(shí)庫、通過儲(chǔ)存的專家經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)現(xiàn)場技術(shù)人員處理井下故障為主［18］。2000年后，開始研究應(yīng)用人工智能方法分析井下故障，并在建立井下故障診斷與預(yù)測專家系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程鉆井事故專家系統(tǒng)和借助綜合錄井儀等利用智能方法識(shí)別鉆井事故系統(tǒng)等3個(gè)方面取得了一定成就。但是，在利用實(shí)時(shí)鉆井?dāng)?shù)據(jù)與工程計(jì)算分析結(jié)果建立動(dòng)態(tài)可更新的實(shí)時(shí)模型分析井下狀況，形成一套類似國外NDS、eDrilling的一體化鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)方面，尚未取得顯著成果，分析認(rèn)為，主要存在以下問題：

1）鉆井工程理論模型的準(zhǔn)確性和精度仍有待提高。國內(nèi)對(duì)于鉆井工程技術(shù)模型的研究主要集中于各石油公司研究院及各大石油院校，但各研究團(tuán)隊(duì)自成體系，對(duì)不同模型的認(rèn)識(shí)與研究程度不同，導(dǎo)致了目前國內(nèi)的鉆井軟件重復(fù)開發(fā)、軟件體系分散、影響范圍小、規(guī)模小，這對(duì)于集成最準(zhǔn)確的鉆井工程技術(shù)模型、形成完整的鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制軟件系統(tǒng)是很不利的。因此，應(yīng)加強(qiáng)石油行業(yè)各研究團(tuán)隊(duì)的合作，并明確分工，集中優(yōu)勢資源進(jìn)行科研攻關(guān)，解決目前的理論和技術(shù)難題。

2）隨鉆測量技術(shù)與國外相比仍有一定差距。雖然近些年國內(nèi)在地質(zhì)導(dǎo)向、隨鉆測量工具方面取得了很大進(jìn)展，特別是CGDS－Ⅰ近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用階段。但是，國內(nèi)隨鉆測量技術(shù)總體上與Schlumberger、Halliburton和Baker Hughes等公司先進(jìn)的隨鉆測量工具仍有較大差距，應(yīng)加強(qiáng)隨鉆測量技術(shù)的研發(fā)力度。

3）對(duì)發(fā)展鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的重視程度不夠。應(yīng)加大行業(yè)內(nèi)對(duì)發(fā)展鉆井軟件系統(tǒng)的投資和政策扶持力度，同時(shí)要培養(yǎng)同時(shí)掌握鉆井工程和鉆井信息知識(shí)的復(fù)合型人才。

4 結(jié)論與建議

1）先進(jìn)的隨鉆測量技術(shù)、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)及準(zhǔn)確實(shí)用的鉆井實(shí)時(shí)模型是鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)，以此為基礎(chǔ)開發(fā)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制軟件系統(tǒng)，才能滿足現(xiàn)場應(yīng)用的要求。

2）可視化是輔助鉆井技術(shù)人員進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制的一種重要手段，通過3D可視化技術(shù)實(shí)時(shí)形象地顯示鉆井信息和風(fēng)險(xiǎn)控制軟件系統(tǒng)的診斷結(jié)果，有助于技術(shù)人員迅速做出決策，控制鉆井風(fēng)險(xiǎn)。

3）隨著今后石油勘探向深水鉆井、復(fù)雜地質(zhì)條件下的深井超深井鉆井方向發(fā)展，鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景越來越廣闊，應(yīng)加強(qiáng)該方面的研究。

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