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【工程】长城钻探铸“长龙”
2025年09月04日 12:05   来源于:中国石油石化   作者:丛子淮 徐 阳 徐春杰   打印字号
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  5月21日,中国石油长城钻探“长龙号”智能钻井系统V1.0在辽宁盘锦正式发布,并在辽河油田页岩油施工现场雷88井投入工业化试验,标志着我国石油勘探开发朝数字化、智能化钻井迈出了关键一步。

  “这是我国石油人贡献给国家的一项国之重器,是具有自主知识产权的系统集成创新重大成果,推动了我国高新钻井技术的跨越式发展,提升了我国钻井技术在国际市场的竞争力,将会对我国钻井技术发展起到引领作用。”中国工程院院士苏义脑对“长龙号”给予了高度评价。

  自动化控制打造一键式自动驾驶

  “钻头不到,油气不冒。”钻井工程被称为石油工业的龙头。上世纪50年代,铁人王进喜靠着人拉肩扛式机械钻机开启了中国现代石油工业。在传统作业中,钻井队员工总和“脏”“累”“苦”“险”分不开家。

  近年来,随着油气勘探向深层、深水及非常规领域延伸,钻井技术加速向自动化、智能化迭代。长城钻探大力践行数智转型战略,积极探索新质生产力新路径,通过十余载的艰难探索,持续推进钻井生产自动化、信息化、智能化升级,将地面、井场、地下全面整合,推动钻井工程装备、仪器、工业工程软件、控制系统全面融合,精心打造“长龙号”智能钻井系统V1.0。

  “该系统集智能钻机、智能井场、智能决策平台于一体,可以实现地下近万米油气的智能开发,能够实现自动起下钻、自动钻进等钻井作业一键式操作,为高效开发深地资源、更好保障国家能源安全提供了支撑。”长城钻探总经理助理尹家峰介绍说。

  通过研制、升级改造9种自动化机具,传统的人力手动操作变为机具自动操作,成功实现二层台、钻台、场地三大区域自动化作业。司钻仅需在监控室轻点屏幕,就能够让钻机在一键式操作下安全实现自动驾驶。

  以起下钻为例。利用机器视觉技术、悬持移运技术和伺服控制技术,钻杆对扣精准率超过99.5%,起下钻作业效率提升66%,重体力劳动降低95%,而且能够确保钻机在复杂地质条件下的高效、稳定、安全运行。

  在安全管控层面,该系统通过数字孪生技术与电子围栏,能够解决防拉扯、防碰撞、防坠落、防侵入四大核心安全问题,实时追踪设备运行轨迹,建立动态安全红区,显著提高钻井效率与安全性。

  一体化感知实现钻井现场互通互联

  如果中国石油国内全部钻机都使用该系统,每年节省的时间相当于一支井队连续不间断工作30年。实现这一变革的重要支撑,是覆盖全井场的智能传感网络——系统每秒可采集150组数据,构建起实时更新的数字孪生井场。

  钻井是一项复杂而精细的工程。作业人员需要实时通过地面参数的细微变化判断施工情况。“第四代综合录井仪+井场工程智能预警系统”是长城钻探重大科技研发成果,通过配套随钻井眼清洁监测仪、岩屑自动取样机、GW-EKD井口微流量监测仪等数字化系列设备,精准获取地面工程参数,构建钻井全业务流程实时数字化感知平台。

  钻井是向地下进军。打一口井需要攻克井漏、卡钻、地层垮塌等难题。监测井下施工轨迹和实时数据,能为钻井提供高效决策。长城钻探研发了GW-LWD和GW-IDD等井下随钻测量系统,为井下测量轨迹参数、识别储层边界、判断钻具受力状态和风险识别预警提供了精准数据支持。

  “长龙号”通过搭建这些前沿系统,使用井下传感器网络与地面智能平台的实时数据交互,可自动完成地质参数采集、钻井轨迹优化、设备状态监控等关键作业环节,实现监测手段由经验、定性迈向科学、定量。

  同时,打通钻井、定向、录井、钻井液等多专业数据共享通道,构建起“集中分析、成果共享”有机链条,实现地质工程一体化统筹、作业现场数字化采集、井筒专业一体化协作、生产运营智能化管理。

  智能化决策为钻井提供智慧大脑

  “‘长龙号’智能钻井系统在国内首次实现了钻井的‘测量—分析—决策—执行’全流程自动闭环控制。”长城钻探钻井一公司副经理池丽军表示。

  GW-ROS和GW-DOS共同构建了“长龙号”智能钻井系统的“智慧大脑”——智慧决策平台。智慧决策平台可在5秒内生成最优钻井参数,还可以实现岩性、物性及含油气性等随钻实时精准评价,“打一层、知一层”不再是梦想。

  GW-ROS参数优化系统基于实测工程参数。通过变点检测、随机森林等算法,解析钻速与钻压、转速、排量的拟合规律,实时智能推荐最优参数组合。参数优化结果由钻机自动执行,机械钻速可提高10%以上。实现钻井参数调整由经验主义向智能优化变革,是实现钻井自动闭环控制的关键环节。

  GW-DOS钻井优化系统利用实钻数据模拟分析井筒力学状态,为钻井作业全流程提供数据分析解释、风险检测预判、KPI分析及AI问答,智能辅助挖掘提速提效空间。

  在研发过程中,“长龙号”智能钻井系统先后攻克集成管柱自动化处理系统、数字孪生平台等4项核心技术,研发了智能综合录井仪、井下参数随钻测量仪等关键装备,开发出GW-ROS参数优化、GW-AI钻井工程师等7套智能钻井决策平台,先后获得国家发明专利授权28项。由它带来的智能优化、智能解释和支持决策,让钻头自动追着油层走。

  始终胸怀“国之大者”,十余年矢志攻克难关。“长龙号”智能钻井系统的诞生,是长城钻探全面贯彻落实党中央、中国石油集团党组加快建设具有全球影响力的科技创新高地、建设国家战略科技力量、加快建设能源与化工创新高地等重要精神的具体实践。

  长城钻探将以此为新的开端,聚焦保障国家能源安全,以更加开放的新姿态,以全球眼光新格局、国际一流新视野,志存高远、志创一流,强化前瞻性、战略性、革命性、引领性科技攻关,加快工程技术策源地和创新高地建设,为中国石油建设世界一流综合性国际能源公司做出新的更大贡献。

  责任编辑:陆晓如

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