在國內數字油田建設的大背景下，數字化石油鉆井系統建設已成為石油鉆井行業信息化的代名詞。與國外相比，數字化鉆井在國內雖然剛剛起步，對于形成規模還有一段距離，但這必將給鉆井專業帶來一場革命。

　　文/本刊記者 路相宜

　　在新疆準噶爾盆地腹部莫索灣地區，中國石油最深的風險探井莫深1井施工現場，技術人員正在緊張地下放套管。而這一切正在通過衛星傳輸到遠在萬里之外的北京專家決策中心。中心坐滿了地質和鉆井專家，他們密切注視著遠程視頻系統，直到下完最后幾根套管。這幕跨越時空的鉆井生產互動場景就發生在中國石油集團公司鉆井研究院鉆井實時監控中心，這也是中國石油在打造數字化鉆井方面取得的重大進展。

　　近幾年來，在國內數字油田建設的大背景下，數字化石油鉆井系統建設已成為石油鉆井行業

信息化的代名詞。有關專家指出，縱觀近年來世界鉆井業發展趨勢，是以自動化、信息化、實時化、集成化、智能化為特點，向數字化鉆井方向全面發展。和國外相比，數字化鉆井在國內雖然剛剛起步，對于形成規模還有一段距離，但這必將給鉆井專業帶來一場革命，給廣大的科研人員提供更廣闊的發展空間。

　　化解瓶頸

　　鉆井是石油勘探開發業務流程中最重要的環節之一。由于地質、地貌情況的多變性和復雜性，鉆井工藝技術的發展不僅需要多種理論知識的指導，更重要的是通過鉆井過程中產生的大量數據資料的分析處理，形成規律性的認識，不斷完善和優化鉆井工藝技術，達到提高鉆速、降低成本、減少油氣層污染的目的。然而，由于鉆井是野外作業，經常在山區、草原、沙漠、沼澤、海洋等自然條件很差的地方進行，給施工帶來極大的不便，對鉆井數據的獲取、鉆井遠程技術咨詢與決策成為一大難題。隨著剩余油氣資源勘探開發難度越來越大，鉆井費用近年來也呈現上漲趨勢，一口井的投資往往耗費幾百萬元、幾千萬元甚至上億元，鉆井工程的費用約占到了勘探開發總投入的30%～60%，全球的鉆井服務商均面臨著前所未有的來自經濟與技術兩個方面的巨大壓力和挑戰。

　　為了解決這些瓶頸問題，在網絡技術、信息技術、通信技術的飛速發展過程中，“數字化鉆井”便孕育而生。那么何謂數字化鉆井？中國石油鉆井工程技術研究院規劃所所長汪海閣解釋說，數字化鉆井就是鉆井工程的信息基礎設施和生產管理的基礎信息平臺。它以勘探開發中的鉆井問題為研究對象，建立鉆井、泥漿、固井、定向、完井等多專業的綜合數據體系，并將物探、地質、測井、油藏等其他相關專業的數據和應用系統進行高度集成共享。在建立鉆井生產和管理流程優化應用模型的基礎上，利用可視化技術、模擬、仿真以及虛擬現實等技術對數據實現可視化和多維表達，并且通過建立智能化分析模型，為鉆井施工和經營管理提供實時輔助決策信息，進一步優化設計與施工，提高鉆井的生產時效，減少復雜與事故，降低鉆井成本。

　　數字化鉆井的核心就是一個綜合的實時決策系統，在這個系統框架里可以分為三個層面。第一個層面是數據實時采集傳輸系統，把鉆井過程中產生的工程數據、井眼軌跡數據，以及隨鉆測井、錄井、

地震等地下數據通過泥漿脈沖或電磁波傳輸到地表，再經過衛星、互聯網等通信手段傳送到總部的數據庫；第二個層面是數據分析系統，采集得到的大量數據需要在數據庫下通過各種軟件進行分析、處理、對比；分析得到的結果供第三層面的決策中心的專家參考，不同領域的專家結合各自的經驗，以實時分析得到的結果為基礎，提出最終的決策意見，并下達指令，通過遠程在線診斷系統解決現場發生的問題。

　　汪海閣指出，一旦“數字化鉆井”在油田建成后，可以使鉆井和油藏地質人員通過可視化三維模擬圖像“透視”到我們無法看到的地下，以便實時監督正鉆和待鉆的井身軌跡；通過綜合運用網絡技術、信息技術、數據庫技術、綜合性軟件集成等技術，使鉆井過程控制和優化鉆井達到新水平，使石油鉆井的信息共享和技術應用突破地域的界限，地質、工程、鉆井等各學科專家組成的項目工作組遠程協同工作能夠真正成為現實；通過遠程專家實時診斷，與指揮系統平臺和現場的工程技術人員進行實時的交流與討論，達到快速、高效、優質鉆井的目的，真正實現綜合成本的降低。

　　質的飛躍

　　有關鉆井專家指出，如果國內“數字化鉆井”形成規模，將極大地促進鉆井生產管理方式的革命性轉變，促使各油田和鉆井公司加快建立鉆井專家咨詢中心和生產組織運營中心的步伐，改變目前生產指揮和技術咨詢、決策的落后局面，使鉆井生產管理產生質的飛躍。

　　據了解，國外鉆井服務商早在20世紀80年代開始就將信息技術應用到生產指揮中，并取得了巨大的經濟效益。到90年代，開始研究建立集鉆井數據采集、數據信息傳輸、鉆井數據庫、鉆井工程設計、鉆井施工監測和鉆井生產指揮為一體的鉆井信息系統。鉆井參數自動采集，生產信息及時進入施工現場的計算機，通過通訊網絡實時傳送到總部信息中心，經過專家會診做出決策，反饋到鉆井現場進行實時監督，指揮鉆井生產。可以不夸張地說，國外一些先進的鉆井隊已到了離開計算機就無法打井的程度。

　　汪海閣告訴記者，在幾年前參觀道達爾法國總部的時候，他就新奇地看到，無論是遠在非洲的沙漠腹地還是萬波碧頃的海上鉆井平臺，道達爾在全球任何一個地方打鉆的井都可以通過總部的遠程網絡系統隨時看到。每時每刻無論鉆井現場發生了什么事或施工參數有何變化，每米是如何鉆進的，鉆頭到達什么位置了，甚至每元錢花到什么地方了，這些信息都能隨時掌握。這種一體化的數據信息和管理系統，實現了現場鉆井人員與總部地質專家、鉆井專家異地遠程協同工作，大大縮短了鉆井時間，提高了生產效率，有效地降低了生產成本。

　　據悉，加拿大在2005年開始著手建立全國鉆井基礎數據系統，通過共享資料來提高鉆井效率。參與合作的各公司既要為數據庫提供關鍵的鉆完井資料，同時也能訪問數據庫，了解行業中其他公司的基礎數據，并使用數據來進行設計、計算成本、確定最佳鉆井方案和評估效率。

　　不僅如此，BP、道達爾、斯倫貝謝、哈里伯頓等大的油公司和服務公司還創建了世界上最快、最大、最先進的鉆井三維可視化計算系統。他們把這稱其為虛擬現實，在打井之前或在打井的過程中，應用三維可視化仿真技術可以看到井下發生的真實情況：鉆頭到達什么位置了，是否在儲層，離氣、水界面的距離等。這樣，現場工作人員就能同中心的專家及時溝通，快速做出決策，使鉆頭自如地追蹤并鉆達有效的油藏目標，以提高油田開發效率，降低勘探和開發成本。

　　穩步推進

　　現代化的計算機科學、信息科學和網絡通信技術的飛速發展，讓數字化鉆井內涵日益豐富。近幾年來，數字化鉆井理念已經被我國石油鉆井界普遍關注并不斷重視，他們緊密跟蹤國際最新技術進展，充分利用信息技術平臺，努力實現鉆井專業的整體提升，增強在國際市場中的競爭力。

　　中國石化提出了數字化鉆井隊和數字化鉆井公司的概念。據勝利油田鉆井工藝研究院鉆井信息中心工程師楊傳書介紹，勝利油田作為中國石化的主力油田，正在建立以鉆井數據中心、生產運營組織中心和技術專家咨詢決策中心三位一體的數字化鉆井平臺。這一整套系統可以把勝利油田分布在全球各地的施工現場，與大后方的生產指揮、專家咨詢、后勤服務等放在同一間虛擬的辦公室內，甚至實現與物探、固井、測井、錄井、試油等相關專業的現場聯動作業，一名專家可以同時跟蹤多口井的施工，保證生產組織緊密協調和鉆井參數最優配置。目前，勝利油田4萬多口井的井史數據已經實現了網上在線傳輸和查詢，完全告別了手寫井史的歷史，大大提高了井史資料的準確性、可用性和共享性，效果顯著。

　　中國石化成功研發了一套完整的基于網路的鉆井工程設計一體化系統(IDDS)，解決目前制約鉆井工程設計中的難題。除中國石化自己推廣使用外，還在中國海油以及中國石油的部分企業得到應用，累計完成了6000余口井的鉆井設計。根據勝利油田應用情況統計，該系統與傳統設計模式相比，平均單井設計周期縮短了58.3%，設計的準確率更高。中國石化表示，已把數字化鉆井作為一個重大項目進行攻關研究，計劃于2009年全面推廣。

　　中國石油也在向數字化鉆井邁進。其所屬的遼河油田、大慶油田、冀東油田、長慶油田等都在著手建立自己的數字化鉆井系統，各個油田發展程度不同，但都處于起步階段。包括海外施工現場，中國石油每年要打1萬多口新井，數量龐大，異地管理起來難度也很大。因此，除了在鉆井工程研究院建立鉆井實時數據監控分析中心外，中國石油正計劃在總部再設立一個監控中心，建設一套適用于各個油田的大型數據庫，以及數據處理分析軟件，可以像道達爾那樣重點監視每年在全球各地新打的特殊井和疑難井，以加快現場技術人員與后方專家和決策者的信息溝通，提高生產現場監控的及時性、全面性和準確性。

　　有專家指出，在打造數字化鉆井方面，盡管大部分油田企業實現了鉆井數據的實時采集，建立了鉆井數據庫，研發或配套了部分應用軟件，但仍屬于初始階段，目前國內還沒有形成全國聯網的鉆井技術數據庫，各企業的鉆井數據庫建設良莠不齊，缺乏對數據的更深層次分析處理、綜合利用以及對鉆井全過程的協同管理與指揮功能，鉆井數據的自動采集率低、實時性差，鉆井的智能化程度還很低。此外，在設計方面，國內鉆井設計軟件主要從歐美各大公司進口，幾乎沒有自己的三維可視化軟件。因此，與國外鉆井信息系統相比還存在很大差距，與國內鉆井行業的自身要求仍然不相適應。

　　汪海閣向記者透露，為了改變數字化程度還不高的現狀，三大石油公司正在積極推進國家提出的“利用信息技術改造和提升傳統產業”計劃，在信息技術的推動下，全國鉆井技術和管理水平在未來幾年可望有一個質的飛躍。同時，隨著數字化鉆井的核心技術—隨鉆技術(隨鉆測量、隨鉆測井、隨鉆壓力和溫度預測、隨鉆地震等)在我國的突破，尤其是近鉆頭地質導向系統的研制成功和推廣應用，數字化鉆井已經為期不遠，必將使我國的鉆井行業再次發生翻天覆地的變化，迎來又一個春天。