智能技术“钻”出页岩油钻井新纪录

短短29天内，中国石化胜利石油工程公司（以下简称“胜利石油工程公司”）70169SL钻井队成功钻探至井深6080米，刷新了页岩油钻井纪录。胜利石油工程公司页岩油钻井钻得深、打得快，“钻井液智能坐岗系统+智能钻头”功不可没。

“AI泥浆工程师”显身手

在开采页岩油的过程中，如果钻井时施加的压力太大，达到地层的承受极限，就会导致地层裂开，出现井漏；而如果压力不够，地下的油、水或气体就会流出来，形成溢流。在控制井内压力方面，钻井液发挥着至关重要的作用。钻井液对于钻井，就像血液对于人体一样重要，被称为“钻井的血液”。通过调节钻井液的密度和性能，可以平衡地层压力、应对复杂地质条件，提高钻井效率。

然而，钻井液的密度控制是个难题。胜利石油工程公司钻井专家路峰介绍，过去，工作人员往往根据老师傅的经验进行钻井液密度的调配，极易因为习惯、疏忽等因素出现问题，井控安全管理的压力特别大。“现在，钻井液智能坐岗系统能及时、准确告诉我们溢流和井漏情况，给现场的工作人员提供重要数据，确保施工安全。不同地质地层的情况，也会被系统记录下来，当再次遇到类似情况就可以作为参考，既节省人力又提高效率。”路峰说。

“钻井液智能坐岗系统好像在钻井现场打造的一个‘AI泥浆工程师’。它不知疲倦，能24小时精确无误地工作。”胜利石油工程公司70169SL钻井队泥浆组长刘岩岩说，它能实时捕捉到地面的泥浆工程师无法直接观察到的施工情况，帮助工程师更好掌控全局，确保安全。

智能钻头成为“千里眼”

钻井作业过程中，不仅需要能实时捕捉施工情况的“工程师”，还需要能对深层地层状况做出精确判断的“千里眼”。智能钻头就是这只“千里眼”，它不但能感知地层信息，还能通过智能算法对其进行分析处理。

胜利石油工程公司智能钻头项目负责人黄哲介绍，国际上的智能钻头产品主要有探管式和偏置式两种设计思路，但这两种思路都不完美。探管式测量的缺陷在于它虽然能测运动参数，但无法准确感知钻头的受力和钻压、扭矩；偏置式测量在复杂环境中难以准确区分和解密各种应力和力矩。

黄哲下定决心：要研发国产智能钻头。经过艰苦攻关，黄哲团队解决了两大难题。一是设计难题，二是数据推算难题。

在设计方面，团队提出了棱柱式阵列结构。黄哲介绍，在棱柱的轴向上，将相对位置的传感器进行垂直方向的翻转布局，就能在数学层面实现传感器测量结果的相互独立，有效避免干扰。这种全新设计思路，成功融合了空间与平面设计的优势。

在数据推算方面，团队运用多种方法提升测算准确性。引入随机噪声测试时，黄哲发现算法在转速求解上受噪声干扰大，这是因为算法中没有考虑各物理参量间的内部联系。于是，团队引入物理约束校正数据，显著降低推算误差。

“我们还仿照鸟群捕食信息共享策略，建立了多目标的钻井参数方案评价模型，可以快速高效收集共享信息。钻井时，工作人员可以通过钻前分析和钻时校正，为全自动钻机提供送钻最优参数路线，规避井下风险、提高钻井效率。”黄哲说。

黄哲团队研发的智能钻头已在胜利工区开展现场应用。智能钻头在钻井提速优化、T型井轨迹测量、钻井风险分析与科学钻井决策等场景中，取得了较好应用效果。（记者 王延斌 通讯员 李亚男）