公司新闻

技术创新助添海上智能“金刚钻”
发布日期:2019-03-11 浏览次数: 信息来源:中国海洋石油报 字号:[ ]
分享到:

编者按

传统钻井工艺大多由人工进行监控和控制,钻井过程中时常伴有高风险。与之不同的是,当前国际石油钻井技术发展的大致趋势是信息化、智能化、自动化,注重对各类事故和风险的把控,以便全力降低钻井成本,提高作业效率。

在顺应大数据和人工智能等新技术发展趋势的同时,中国海油的科研工作者主动创新,对常规钻井技术进行大胆变革,推出了具有自主知识产权的新型钻井技术。

连续循环钻井技术是当今世界上较为先进的钻井新技术之一。目前,依托国家科技重大专项项目,由中海油研究总院有限责任公司、中海石油(中国)有限公司深圳分公司等单位联合研制的海上钻井连续循环技术已在我国南海番禺油气田、陵水气田等7个海上平台、共计24口井的钻井作业中成功应用,形成了一种新的钻井方式,中国海油再添能够应对海上复杂井、高难度井钻井作业的智能“金刚钻”。

一套正常运转的钻井工程首先要实现井下钻井液的循环。以往的传统钻井方法在钻井过程中必须要停泵,但一停一开之间,势必形成岩屑床,导致起下钻的阻卡事故,传统频繁停泵、开泵的钻井方法无法最大限度地实现安全施工作业,一旦处理不好就会导致井喷、井漏等一系列井下复杂情况的发生。

在接钻杆的时候,钻杆的主通道会被临时断开,无法保持钻井液循环。那么,可否另辟蹊径,在钻杆上“打洞”,实现连续作业和自动控制?如何能在接钻杆的同时保持钻井液的连续循环?项目组研发人员一边结合以往的科研经验进行分析和思考,一边致力于研发新型钻井技术。

创新思维方式往往能达到意想不到的效果。为了实现钻杆“打洞”的目标,项目组基于连续循环阀分流控制的原理,接连实现流道转换系统控制、灌浆节流缓冲等关键技术的突破,同时结合海上钻井作业的特点,进行模块化设计,不仅实现了钻井液的流道转向,也增强了作业过程的安全性和可靠性,能有效应对深水井、高温高压井、大位移井等高难度类型井的钻探作业。

百尺竿头,更进一步。在经过海上应用初露锋芒后,为满足更严格的使用环境和作业要求,项目组对连续循环钻井系统进行了自动化、智能化升级,在原有手动控制基础上对连续循环控制系统进行自动化改造,并设计制造推出智能化连续循环控制系统,实现对作业流量、压力、温度等参数的实时监控,新增智能预警、自动化作业等功能,让整个钻井作业流程变得更“机智”。

经实践检验,在24口井的连续循环钻井过程中,钻井液波动压力变化值在1.62%至2.4%之间,显著低于理论计算的6.3%;在井眼清洗方面,无任何沉砂和岩屑床问题,高机械钻速下的岩屑运移效率达95%以上,钻井液岩屑浓度小于0.5%,整个作业过程未发生任何蹩泵遇阻的现象,钻井时间总体节省10%以上。

值得一提的是,在此之前,连续循环钻井系统的关键设计技术掌握在国外少数厂家手中。经过悉心研发攻关,从理论研究到样机制造,从室内实验到陆地试验,再到后来的海上推广和应用,中国海油不仅已在该技术体系各项作业指标的应用领域达到国际一流水平,在作业费用上的消耗仅为国际产品的50%,还拥有了该技术装置的完全自主知识产权,搭建起产学研用的一体化平台,培养起一支连续循环钻井技术的研究和作业队伍。

连续循环钻井技术是对常规钻井液循环方式的一次变革,有着广阔的应用前景。在不久的将来,该技术还会走出国门,在海外市场展实力、创效益。(肖凯文

延伸阅读

智能钻井知多少

自上世纪80年代以来,智能钻井技术开始进入人们的视野,信息技术、微电子技术、机器人技术和通信网络技术与钻井工程不断紧密结合和集成化发展,大大促进了石油钻采技术的革新。从整体来看,其关键技术可大致分为四部分,即地面计算机智能专家系统、井下智能工具、井下供电装置以及提供高速双向数据传输的通讯网络系统。

计算机智能专家系统执行的是接收数据、数据分析和发送指令的任务,为井下实时数据分析提供参考。当井下传感器反馈各种钻井数据时,计算机智能专家系统会对其进行分析和推理。若这些钻井数据在该数据库的范围,则会实时反馈指令到井下;如果超出数据库的范围,系统则实时反馈另一个参考指令给井下,并及时将钻井信息传递至专家系统。系统一方面将这些指令迅速送到井下,另一方面会对这些信息进行消化,补充数据库内容。

目前,智能钻井的井下工具主要包括钻井导向工具、智能接头、智能扩眼工具、智能连续油管以及其他智能钻井工具等,主要执行数据检测、指令执行的任务,可分为检测装置和执行机构两部分。在保证较高性能的前提下,井下智能工具向微型化方向发展。

钻井作业中,井下各种测量仪器消耗大量电能,因此需要有效提供井下供电装置,有3种较为可行的供电方法,即高性能电池、井下涡轮发电机以及导线传输。未来的高性能电池将向着微型化、大容量、高稳定性方向发展。

通讯网络系统是智能钻井系统的重要组成部分,涵盖信息技术、网络技术和通信技术三大高新技术,包括地面的双向网络通讯系统以及井下的钻井信息双向传输系统。

智能钻井将带来什么

随着大数据、云计算、物联网、虚拟现实、人工智能等新技术的推动,钻井作业的自动化、信息化和智能化水平也会越来越高,不仅能实现全自动钻井,而且能通过现场智能控制平台将地面智能化和井下智能化组成一个有机整体,实现对钻井现场的闭环控制。

智能钻井技术的运用能有效缩短钻井周期,降低钻井综合成本,做到随钻实时采集、传输、处理、反馈和灵活运用地质、工程和井眼等相关信息,及时调整施工工艺,确保快速施工作业。一旦钻井过程中遇到重大难题,各领域的专家可进行线上讨论,提高解决问题的效率。

同时,运用智能钻井技术有利于提高钻井质量,可通过分布安放在全井长度范围的传感器来掌握全井各段压力情况,有效防止井眼失稳;导向钻井和实时数据反馈也可大幅提高井身轨道的准确性与精确度。

随钻实时诊断与判断井下动态复杂情况的性能为更加安全的钻进提供了便利。在油田勘探开发的各个阶段都有相应的数据、模型和措施,借助这些资料的解释和分析可为油藏的成功开采减少诸多不确定因素,降低作业风险,既可快速有效地进行常规井钻探,也可开钻复杂地质条件下具有众多不确定因素的复杂井和特殊井。

此外,智能钻井技术还有利于新型高效工具的开发,可依据连续测量的压力、震动等数据,对现有钻井工具进行再设计和优化,开发出更多新型高效的工具,更好地满足现场需要,提高石油天然气的钻探水平,将成为未来油气工业提质增效和打造核心竞争力的有力抓手之一。(本组稿件由 李志彬 整理)





【打印】 【关闭】

目的地搜索
返回
技术创新助添海上智能“金刚钻”
发布日期:2019-03-11 信息来源:中国海洋石油报

编者按

传统钻井工艺大多由人工进行监控和控制,钻井过程中时常伴有高风险。与之不同的是,当前国际石油钻井技术发展的大致趋势是信息化、智能化、自动化,注重对各类事故和风险的把控,以便全力降低钻井成本,提高作业效率。

在顺应大数据和人工智能等新技术发展趋势的同时,中国海油的科研工作者主动创新,对常规钻井技术进行大胆变革,推出了具有自主知识产权的新型钻井技术。

连续循环钻井技术是当今世界上较为先进的钻井新技术之一。目前,依托国家科技重大专项项目,由中海油研究总院有限责任公司、中海石油(中国)有限公司深圳分公司等单位联合研制的海上钻井连续循环技术已在我国南海番禺油气田、陵水气田等7个海上平台、共计24口井的钻井作业中成功应用,形成了一种新的钻井方式,中国海油再添能够应对海上复杂井、高难度井钻井作业的智能“金刚钻”。

一套正常运转的钻井工程首先要实现井下钻井液的循环。以往的传统钻井方法在钻井过程中必须要停泵,但一停一开之间,势必形成岩屑床,导致起下钻的阻卡事故,传统频繁停泵、开泵的钻井方法无法最大限度地实现安全施工作业,一旦处理不好就会导致井喷、井漏等一系列井下复杂情况的发生。

在接钻杆的时候,钻杆的主通道会被临时断开,无法保持钻井液循环。那么,可否另辟蹊径,在钻杆上“打洞”,实现连续作业和自动控制?如何能在接钻杆的同时保持钻井液的连续循环?项目组研发人员一边结合以往的科研经验进行分析和思考,一边致力于研发新型钻井技术。

创新思维方式往往能达到意想不到的效果。为了实现钻杆“打洞”的目标,项目组基于连续循环阀分流控制的原理,接连实现流道转换系统控制、灌浆节流缓冲等关键技术的突破,同时结合海上钻井作业的特点,进行模块化设计,不仅实现了钻井液的流道转向,也增强了作业过程的安全性和可靠性,能有效应对深水井、高温高压井、大位移井等高难度类型井的钻探作业。

百尺竿头,更进一步。在经过海上应用初露锋芒后,为满足更严格的使用环境和作业要求,项目组对连续循环钻井系统进行了自动化、智能化升级,在原有手动控制基础上对连续循环控制系统进行自动化改造,并设计制造推出智能化连续循环控制系统,实现对作业流量、压力、温度等参数的实时监控,新增智能预警、自动化作业等功能,让整个钻井作业流程变得更“机智”。

经实践检验,在24口井的连续循环钻井过程中,钻井液波动压力变化值在1.62%至2.4%之间,显著低于理论计算的6.3%;在井眼清洗方面,无任何沉砂和岩屑床问题,高机械钻速下的岩屑运移效率达95%以上,钻井液岩屑浓度小于0.5%,整个作业过程未发生任何蹩泵遇阻的现象,钻井时间总体节省10%以上。

值得一提的是,在此之前,连续循环钻井系统的关键设计技术掌握在国外少数厂家手中。经过悉心研发攻关,从理论研究到样机制造,从室内实验到陆地试验,再到后来的海上推广和应用,中国海油不仅已在该技术体系各项作业指标的应用领域达到国际一流水平,在作业费用上的消耗仅为国际产品的50%,还拥有了该技术装置的完全自主知识产权,搭建起产学研用的一体化平台,培养起一支连续循环钻井技术的研究和作业队伍。

连续循环钻井技术是对常规钻井液循环方式的一次变革,有着广阔的应用前景。在不久的将来,该技术还会走出国门,在海外市场展实力、创效益。(肖凯文

延伸阅读

智能钻井知多少

自上世纪80年代以来,智能钻井技术开始进入人们的视野,信息技术、微电子技术、机器人技术和通信网络技术与钻井工程不断紧密结合和集成化发展,大大促进了石油钻采技术的革新。从整体来看,其关键技术可大致分为四部分,即地面计算机智能专家系统、井下智能工具、井下供电装置以及提供高速双向数据传输的通讯网络系统。

计算机智能专家系统执行的是接收数据、数据分析和发送指令的任务,为井下实时数据分析提供参考。当井下传感器反馈各种钻井数据时,计算机智能专家系统会对其进行分析和推理。若这些钻井数据在该数据库的范围,则会实时反馈指令到井下;如果超出数据库的范围,系统则实时反馈另一个参考指令给井下,并及时将钻井信息传递至专家系统。系统一方面将这些指令迅速送到井下,另一方面会对这些信息进行消化,补充数据库内容。

目前,智能钻井的井下工具主要包括钻井导向工具、智能接头、智能扩眼工具、智能连续油管以及其他智能钻井工具等,主要执行数据检测、指令执行的任务,可分为检测装置和执行机构两部分。在保证较高性能的前提下,井下智能工具向微型化方向发展。

钻井作业中,井下各种测量仪器消耗大量电能,因此需要有效提供井下供电装置,有3种较为可行的供电方法,即高性能电池、井下涡轮发电机以及导线传输。未来的高性能电池将向着微型化、大容量、高稳定性方向发展。

通讯网络系统是智能钻井系统的重要组成部分,涵盖信息技术、网络技术和通信技术三大高新技术,包括地面的双向网络通讯系统以及井下的钻井信息双向传输系统。

智能钻井将带来什么

随着大数据、云计算、物联网、虚拟现实、人工智能等新技术的推动,钻井作业的自动化、信息化和智能化水平也会越来越高,不仅能实现全自动钻井,而且能通过现场智能控制平台将地面智能化和井下智能化组成一个有机整体,实现对钻井现场的闭环控制。

智能钻井技术的运用能有效缩短钻井周期,降低钻井综合成本,做到随钻实时采集、传输、处理、反馈和灵活运用地质、工程和井眼等相关信息,及时调整施工工艺,确保快速施工作业。一旦钻井过程中遇到重大难题,各领域的专家可进行线上讨论,提高解决问题的效率。

同时,运用智能钻井技术有利于提高钻井质量,可通过分布安放在全井长度范围的传感器来掌握全井各段压力情况,有效防止井眼失稳;导向钻井和实时数据反馈也可大幅提高井身轨道的准确性与精确度。

随钻实时诊断与判断井下动态复杂情况的性能为更加安全的钻进提供了便利。在油田勘探开发的各个阶段都有相应的数据、模型和措施,借助这些资料的解释和分析可为油藏的成功开采减少诸多不确定因素,降低作业风险,既可快速有效地进行常规井钻探,也可开钻复杂地质条件下具有众多不确定因素的复杂井和特殊井。

此外,智能钻井技术还有利于新型高效工具的开发,可依据连续测量的压力、震动等数据,对现有钻井工具进行再设计和优化,开发出更多新型高效的工具,更好地满足现场需要,提高石油天然气的钻探水平,将成为未来油气工业提质增效和打造核心竞争力的有力抓手之一。(本组稿件由 李志彬 整理)


分享到: