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岳家平;刘书杰;耿亚楠;谢仁军
【摘 要】针对海上钻完井作业风险高、非生产时间长、安全事故频发等问题,中海油将现代信息技术与钻完井工程严密结合,以海上钻完井作业参数为根底,承受远程数据在线实时传输技术、钻完井作业动态模拟与诊断技术及事故处理决策技术相结合的方式,:该系统实现了钻井作业实时监测、诊断与关心决策,使海上钻井简单事故总体下降了约 20％,提高了作业效率,降低了钻完作业本钱.
【期刊名称】《重庆科技学院学报〔自然科学版〕》
【年(卷),期】2025(020)004
【总页数】5 页(P33-36,48)
【关键词】钻井;信息技术;决策;实时诊断
【作 者】岳家平;刘书杰;耿亚楠;谢仁军
【作者单位】中海油争论总院,北京 100028;中海油争论总院,北京 100028;中海油争论总院,北京 100028;中海油争论总院,北京 100028
【正文语种】中 文
【中图分类】TE319
由于作业环境的特别性，海洋钻完井作业远离陆地，风险较高。传统的钻完井数据传输模式及专家现场技术支持方式存在时效性差、技术方案无法预演等缺点，无法
完全满足日益增长的钻完井作业需求。因此，海上钻完井作业面临诸多挑战，主要
表达在以下几个方面：
随着钻完井作业量的快速增加，钻完井技术队伍和人才资源紧缺，无法在每个作业点进展现场指导。钻完井作业中存在简单事故觉察不准时、现场状况了解不全面、处理措施不当等问题。
海上钻完井面临深水、深井、高温顺高压等简单井钻井的挑战。目前还难以实现钻前模拟、作业过程监测诊断、事故处理措施预演等全过程的技术保障支持，难以保证重点难点井的作业安全。
假设要实现钻井作业效率的提高，不仅需要多种理论指导，更需要对钻井过程中产生的大量数据资料进展实时传输、保存及分析处理，形成规律性的生疏，不断完善和优化钻井工艺技术。目前的钻完井数据传输及治理技术还无法完全满足这一需求。
近年来，现代信息技术在钻井工程中的应用越来越广泛，比方随钻测量工具、钻井工程及风险掌握软件等设计都是以现代信息技术为核心技术[1]。面对海上钻完井的诸多挑战，中海油(中国海洋石油)在信息技术和钻井技术相结合的根底上，建立了一套完善牢靠的钻井在线实时监测与决策系统，以加强钻完井作业技术支持和专业化治理，提高作业效率，降低作业风险和本钱，最终提升企业竞争力。1 海上钻井在线实时监测与决策系统的建设内容
系统建设概况
国外石油公司早已将信息技术大量地应用到钻井指挥与决策中，一些著名石油公司已实现了一体化的数据治理和决策支持信息系统。自 1995 年开头，国内大学、成功油田钻井院等单位也开展了钻井数据采集、处理及远程在线掌握等争论工作[2-7]。2025 年中海油完成了钻完井数据库，并从 2025 年开头始终着手钻井在线关心决策系统的争论与建设。2025 年该系统正式上线运行，实现了国内外作
业点的钻完井作业实时监测与诊断、钻井过程模拟，从而有效削减了作业事故，缩
短了非生产时间。
针对目前海上钻完井作业数据实时传输难、无法设计预演、难以实现远程技术支持等问题，系统利用卫星、微波、光缆实现台与陆地海量钻完井作业数据的实时传输、共享、保存，并利用中心效劳器中的钻完井作业动态模拟器、诊断推测及情景假设模型对数据进展实时高效处理，最终反响给任意作业点、技术支持中心、分公司及总部，从而实现钻井作业的在线实时监测和决策。
钻井在线实时监测与决策系统的构成及功能
钻井在线监测与决策系统是以适应钻井业务需求、提高作业效率、保障作业安全、降低作业本钱为目的。该系统利用可视化技术、仿真模拟等技术对数据实现可视化和多维表达，并且通过建立智能化分析模型，为钻井施工供给实时关心决策信息， 提高钻井生产时效，削减简单井况与事故，降低钻井本钱，同时积存重要的阅历。该系统主要由实时监测系统、设计预演与决策系统和实时监控与诊断系统构成。
在线实时监测系统
在线实时监测系统可实现现场远程数据交换，并设置不同钻井参数的预警值，以便在消灭特别状况时发出有效的警告。专家可以在远程终端实时监测和分析现场传输的钻井数据，准时觉察特别状况，制定解决方案。
现场数据采集系统将采集到的钻井、录井、固井、设备、地层信息、测井、天气等参数实时传输到中心效劳器，经过数据处理后再传输到 Web 效劳器。钻井工程师和专家可以便利地利用 IE 扫瞄器访问 Web 效劳器上的实时数据，不受地域和时间的限制。
钻井在线实时监测系统具有如下特点：
可实时传输现场作业数据，并对其进展图形化显示；通过 IE 扫瞄器进展快捷访问，从海上传到陆地中心数据库仅需 3 s。
可设定参数报警值，通过参数报警进展现场提示，以削减简单状况的发生，从
而有效处理简单井况，缩短非生产时间。
可利用系统自带和自定义的计算模型，实现 ECD(电子俘获检测器)、机械比能、岩屑滑移速度等实时计算，并依据模型显示的数据趋势为现场供给作业指导，提高作业效率。
可实现实时数据和历史作业数据的导入、导出，便于对已钻井作业数据进展分析及指导后期钻井作业。
多井分析，比照多口井的作业效率和钻井参数，指导参数优化。
利用该系统，不但可以实现钻井作业的实时监测和参数预警，还可对钻井作业数据进展统计、分析、比照，从而有助于快速把握现场作业动态、优化钻井参数、削减钻井作业风险，从而提高钻井时效、降低钻井作业本钱。
设计预演与决策系统
设计预演与决策系统的核心模块是集成钻井模拟器。其核心模型为温度、压力耦合的钻井水动力学模型，扩展模型包括地层压力推测模型、机械钻速优化模型、井壁稳定模型、钻柱震惊模型、摩阻扭矩模型、地质模型、地应力模型等。模拟器可在钻前设计阶段、随钻过程中和特定作业情景下进展钻井动态模拟，以便预知钻井方案和钻井作业过程中的缺乏。模拟器的模拟内容包括以下 2 个方面：
钻前设计和事故处理预演模拟。对钻井方案或简单事故处理方案进展预演模拟， 包括不同性能泥浆、井身构造、固井方案、井眼轨迹、扭矩极限、井控等的模拟和优化，有助于提高钻井设计质量和事故处理效率。
随钻模拟。在钻井过程中，利用实时钻井数据进展钻井过程中泵压、大钩载荷、井底 ECD、摩阻扭矩等关键参数的动态模拟，实时评估钻井质量，用于钻井过程
推测和诊断。
实时监控与诊断系统
实时监控与诊断系统主要是对实时监控数据与钻井动态模拟实时结果进展综合分析，
并将信息呈现出来。当实时数据与动态模拟结果消灭偏差时，系统将对钻井过程进展监控和诊断，并提示钻井风险。图 1 所示为钻井实时诊断与关心决策系统构架。图 1 钻井实时诊断与关心决策系统构架
此外，通过实时模拟对钻井过程进展监控和优化，并直接将实时和模拟数据通过三维虚拟井筒显示出来。当消灭特别状况时，系统将呼叫、提示钻井现场。虚拟井筒为钻井和治理者共同参与决策供给信息支持。图 2 所示为某井 3D 虚拟井筒模拟结果。
图 2 某井 3D 虚拟井筒模拟结果
利用钻井实时诊断与关心决策系统，可动态模拟钻井过程，实时监控和诊断钻井过 程中可能发生的简单事故，并为钻井优化和事故处理供给决策支持。该系统有助于 提高设计质量和钻井简单事故识别、处理力量，从而降低钻井风险，提高钻井效率， 节约钻井本钱。
钻井在线实时监测与决策系统的应用
系统应用概况
自 2025 年钻井在线实时监测与决策系统上线以来，该系统已在国内外油田 300
多口井得到了应用。利用该系统，为大位移、深水和高温高压等重点难点井的设计、作业及事故处理供给全过程技术支持，实现了钻前模拟，钻井作业在线监控、诊断 与关心决策全过程在线技术支持。应用结果说明，该系统的应用使钻完井简单事故 降低了 20%左右，提高了觉察和处理简单事故的力量，节约了钻完井费用。
典型应用案例
实时监控与诊断。X1 井为大位移井，作业中在 12 1/4＂井段(3 750 — 3 600 m)四周倒划眼。图 3 所示为钻井实时监测比照结果。监测结果显示：在 15:43， 实测钻井泵压由 9 MPa 突然增大至 MPa；在 15:44，扭矩由 18 kN·m 突然
增大至 kN·m。现场实测泵压和钻头扭矩先后突然偏离了系统实时模拟计算
值，系统提示井下可能存在特别状况。
引起该现象的缘由是：井壁浸泡时间过长，导致井壁微变形而起钻困难；避台风前3 320 — 3 725 m 段没有进展短起下钻，井眼未处理好。
依据系统实时监测结果，专家提出以下建议：划眼时避开定点循环，防止划出井眼；起钻少提多放，避开卡钻；提高钻井液比重，保持井壁稳定。
图 3 钻井实时监测比照结果
实行以上处理措施后，实时监测结果说明：在整个短起下过程中，现场实时监测与 系统模拟的钻头扭矩及泵压根本吻合，没有消灭特别波动。这证明实行技术措施后， 有效改善了井眼状况。通过系统的应用，提前觉察了可能存在的简单状况，避开了 由于简单状况处理不准时可能造成的卡钻事故。
实时监控与设计预演。X2 井为大位移水平井，位垂比和稳斜段井斜较大，同时受地层因素影响，在 8 12＂井段钻井作业过程中，现场数据监测结果显示的摩阻扭矩较高。图 4 所示为钻井过程监控结果。依据监控结果推测，在完井管柱下入过程中可能存在作业风险。在实际刮管作业中，下钻至 4 600 m 左右时因套管内摩阻较大而无法直接下入。承受系统的设计预演模块对起钻过程中的钩载进展反演。图 5 所示为套管内摩阻反演结果。通过模拟结果与实测钩载值比照，套管内摩擦系数约为 。
为了减小下完井管柱过程中的摩阻，将完井管柱优化为“6 58＂筛管+盲管 400 m+封隔器+5 78＂钻杆 3 870 m+5 78＂加重 700 m+5 78＂钻杆 150 m”。利用系统反演的摩擦系数对下完井管柱过程中的钩载进展模拟。模拟结果说明，经过完井管柱优化，管柱下至 4 200 m 左右时，钩载为 kN，完井管柱能够满足顺当下入要求。完井管柱实际下入作业过程顺当，未消灭井下简单状况。应用该系统，提前推测了将来作业可能发生的简单状况，并对技术方案进展了设计预演，从
而保证了后续作业的顺当实施。
实时监测与决策支持。某海上深水大位移井 X3 井,13 38＂套管下深为 1 228 m,在 12 14＂井段钻进过程中消灭卡钻事故。现场打算承受爆炸松口方式解卡， 但该事故处理措施成功的关键是如何快速、准确地确定卡点位置。现场没有准确有效的卡点模拟推测软件，远程支持中心通过钻井在线实时监测系统实时猎取准确的现场管柱提拉试验数据。承受现场传回的实时数据，利用设计预演系统反演套管和裸眼中的摩擦系数为 、，并通过卡点分析确定卡点位置在 1 490 — 1 545 m 段。图 6 所示为卡点位置推测结果。现场利用推测的卡点位置成功解卡， 从而有效地节约了事故处理的时间和本钱。
图 4 钻井过程监控结果图 5 套管内摩阻反演结果图 6 卡点位置推测结果
结 语
钻井在线实时监测与决策系统能够实现钻井作业的实时监测、在线诊断与关心决策和设计预演，具有较强的有用性和先进性。钻井在线实时监测与决策系统已广泛应用于中海油海内外作业点的钻井作业。该套系统能够在肯定程度上削减简单事故发生概率，提高事故处理力量和钻井作业效率，降低钻井作业本钱。应进一步进展钻井在线关心决策系统，强化其与现有钻完井模拟设计软件的集成，加快系统二次开发，以增加系统功能和应用效果。
参考文献
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