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智能钻井尚需补脑

——专访中海油研究总院副总经理兼总工程师(钻完井)李中

促进智能钻井发展,要更多地思考工作场景,要获取真实的数据,要整合行业力量。

文/于 洋

国家能源局《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》指出,推动数字技术与实体经济深度融合,赋能传统产业数字化智能化转型升级,是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。

现阶段,我国油气田领域的智能化发展已逐步进入“深水区”。在上游领域,进一步提升油气钻采智能化水平,对提升能源产业核心竞争力、推动能源高质量发展具有重要意义。

对中海油研究总院副总经理兼总工程师(钻完井)李中来说,作为一名在一线工作27年的海洋石油开发“老兵”,打造一个智慧油井是他的夙愿。

要有更多的思考

中国石油石化:李总,您好!作为一名拥有27年海洋石油钻完井经验的知名专家,您认为目前我国钻完井智能化发展的情况如何?

李中:我国在钻井过程中采用的传统钻井技术与智能钻井技术存在较大的差别。我们常说的智能钻井技术是利用信息技术和大数据的手段实现钻井过程的智能化,借助各种智能化的钻井工具对钻井过程的数据和参数进行实时采集、计算和调控,减少人为因素产生的数据问题,提高整个钻井过程的质量和水平。

在油气等资源的勘探和开发过程中,智能钻井技术包括采用智能化的钻井系统和智能化钻井过程中采用的智能化钻井工具。智能钻井技术的投入能够保障钻进作业的高效进行,但是智能化钻井技术的研究难度较大。

当前,我们在智能钻完井或者说智能钻采平台方面,仍是基于现有的模型把采集的数据填充进去,再去处理分析数据,找规律做分析。这个过程只能算是智能钻井技术的辅助,或者说是油藏地质设计的辅助。行业在做智能钻采的时候,对未来可能的工作场景思考的并不是特别多。

中国石油石化:为什么做智能钻采对未来可能的工作场景要有更多的思考?

李中:油气藏的地质情况千差万别。油气钻完井更多的时候是钻完井工程人员根据以往的经验做出的主观决策。油气钻完井智能化更进一步的方向,是智能化钻井得出的数据不仅要为钻完井决策提供服务,而且要在决策中融入人的“喜好”。就好比打车软件通过收集用户的大数据,来推出差异化的服务。高频用户的打车费用与低频用户的打车费用不同就是具体体现。但是,如果维度不够就构不成油气钻完井的大数据。

因此,需要推动钻采智能化研究人员对自己进行“洗脑”,多维度构建可能的工作场景,以实现未来智能钻完井技术针对不同的场景有不同的“喜好”决策,从而避免理论模型先入的困局,而是基于数学模型去探索实践。

获取真实的数据

中国石油石化:从传统钻井向智能钻井转变,最难的地方在哪儿?

李中:最大的难点在于如何获取真实的数据。从数据的可靠性来讲,一些所谓的数据其实是“假”数据,实际操作中却不得不借助这些数据来做判断。之所以说这些数据是“假”数据,并不是说这些数据是错误的数据,而是因为这些数据一方面只是单个单位的数据,立体的多单位的数据并没有形成,“大数据”无从谈起;另一方面缺少了行为数据。比如,基于大数据,只做钻次、钻井参数的数据入库是不行的。

我们要让行为产生数据,然后再基于这个数据形成数据库。这个数据是实际生产中产生的,是有效和贴近实际的。但现在我们在实际钻采中产生的数据,有时距离实际生产的真实数据有一定的合理偏差。

如今,我国航天航空数据传感监测技术已取得优异的成绩,但地下钻采数据的传感监测面临的挑战不少,仍需很大的努力。比如,随钻数据实时获取、高速大容量传输和控制系统等核心技术研发不系统,井下传感器、芯片的耐温性,工具的可靠性难以满足要求,还没有打通地层—井筒—地面数据高速获取与传输链路,不能实现软硬件协同的自动化闭环控制钻进。

中国石油石化:如何突破这一难点呢?

李中:一方面需要建立数据共享机制,一方面需要地下数据监测系统的强有力支撑。

目前,我们团队进行的“海上油气井在线监控关键技术研究项目”已通过验收,在上千组实验和测试后,找到了适合井下特殊环境的光纤“防护服”,完成了海上油井高精度、高密度通感一体的光纤监测系统方案和工程样机,实现了高精度分布式温度、压力、声波监测,建立了油井光缆可靠性的评价体系和评价标准,填补了海上油井监测空白。这套监测系统已在山西临兴气田应用,为气田的生产作业优化提供了大量的数据支撑。

需跨界探索突破

中国石油石化:促进智能钻井技术的发展,除了数据的突破,我们还需要加强哪些方面的攻关?

李中:目前,国外的智能钻井技术仍处于开发攻关验证阶段,制定了详细的技术路线图,个别单项技术已经实现商业应用,提高了钻井效率和安全水平,但整体上还没有推广应用。

我们现在缺乏智能钻井技术的总体规划设计。智能钻井技术需要整合行业力量,由企业牵头,联合科研院所构建统一的系统架构、数据标准和协议,实现智能钻井各系统之间的通用性和可操作性。但国内还没有建立相关组织来协调各方共同推动智能钻井技术的发展。

我们正在整合行业力量,构建和完善智能钻井所需的系统整体架构和统一数据标准协议,使井下各子系统、不同公司钻井设备系统实现在智能钻井平台上的通用性和互操作性。我国智能钻井技术的发展亟需在借鉴国外先进经验的基础上,整合国内外多方科研力量协同攻关,构建智能钻井整体框架体系。

中国石油石化:在钻井智能化人才建设方面,您有哪些建议?

李中:钻井智能化急需具备人工智能相关知识的工程技术人员。复合型人才的培养要经历一个长期的过程,需要科技企业、石油企业、高校多方合作。国内各大石油公司的研究院所纷纷成立智慧油田部门并设立相关岗位,一方面通过自身力量培养人才,另一方面以社会招募的方式组建具备AI技术能力的石油工程师队伍。

与此同时,各大石油公司积极与高校合作成立相关交叉学科专业,与科技大厂合作开展人才培养计划和技术合作项目。相信未来会有越来越多的石油工程技术人员,可以熟练地使用人工智能工具,来解决生产实践问题。

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