数智钻井技术赋能盆地钻井提速。新疆石油报记者 王涛 摄
采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)RDC团队监测压裂施工情况。新疆石油报通讯员 裘新农 摄
数智技术公司数据治理团队正在分析RDC钻井数据应用情况。新疆石油报记者 蒋剑 摄
近年来,面对能源转型加快推进的新趋势,随着数字化转型、智能化发展,促进前沿数字技术与能源产业深度融合,推动数字技术逐步由支撑向引领转变、由辅助向倍增转变、由单一向融合转变,借助数字化手段全面提升综合竞争力,支撑油气产业高质量发展,已经成为新疆油田把握未来发展机遇的必然要求、正确选择和实现路径。
如果说过去“石油在地质学家的脑海里”,石油工作者依赖图纸研究石油的世界,那么,在如今数智化时代,人工智能已进入技术演进的加速期,正在快速迈向大模型时代,石油也有了新的呈现方式——在模型里。
按照集团公司“数智中国石油”统一部署,根据新疆油田公司工作安排,数智技术公司紧密围绕新疆油田工程技术部、采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)、油气生产单位等业务单位数智化应用需求,对标国内外工程技术领域数字化转型先进建设经验,按照端到端业务流程分析、业务“痛点”识别、技术解决方案设计的思路,规划设计转型场景建设实施路径,逐年开展钻井工程、压裂工程、试油工程、采油气工程等领域数据治理与共享、系统研发与推广,取得了突出应用成效。
作为战略性新兴产业及新质生产力的典型代表,数智变革正在新疆油田数智变革中释放更大效能,为油田工程施工插上数智“翅膀”。
数智钻井:玩转提升效益的“空间魔法”
在采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)远程技术决策中心(RDC)(以下简称“远程技术决策中心”),数据在看不见的空间里与热火朝天的钻井现场川流不息地来回传递,让控制和改变及时发生。
这是一个利用数智技术玩转提升效益“空间魔法”的地方。
2021年,数智技术公司联合采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)研发了RDC一体化平台(系统)(以下简称“RDC平台”),推动工程技术业务场景数字化,并依据现场作业流程,选取数据展示、远程监测和实时优化等适合的功能模块,形成个性化工作界面,不断加大工程技术业务与数字技术深度融合力度。
“王队,循环时只有20转/分,转速太低了,建议优化到至少70转/分,循环时间控制在两周半。”“好的,电测结束下钻到底后按照要求循环。”
这是今年10月17日发生在远程技术决策中心的钻井远程优化工程师钟尹明和西部钻探公司70048钻井队队长王兴东之间的简短对话。
而这样的对话,可能发生在每一天每一口油井的钻井作业过程当中。钻井液性能、钻具组合、循环时间、钻井参数等方方面面的调整建议,从这里发出。
在钟尹明的电脑中,每一口井都有一个文件夹,仅在“优化跟踪”目录下,就有不同日期、不同问题的模拟报告、分析报告、分析建议、参数优化等文档共十多份。
“有了数智技术的支持,我们在作业过程中遇到问题就能很快找到调整解决方案,大大提高钻井速度。”王兴东说。在RDC平台的支持下,由他负责的中佳ZJHW203井比同区域的ZJHW202井还要深500多米,但工期却缩短了30天。
高效准确的“千里眼”和科学及时的远程会诊技术,让钻井作业又快又好成为了可能。
目前,通过钻井远程监测模块,RDC平台可实现对正常传输录井数据的正钻井全面监测。
钟尹明表示,强大的数智系统一方面利用梯度随机森林算法,智能判断井下溢流、卡钻、井漏等复杂,自动识别报警并回放查看对应曲线和数据;另一方面利用人工智能数据分析、数据建模等,实现地质力学四压力剖面建立、工况自动识别、力学/水力学模型校核和参数实时优化等功能,对钻井作业进行全面的实时数字化表征描绘。
“这非常有助于工程师结合当前钻井作业情况,更清楚地‘看’到地下钻井的实际情况。结合地质特征与工程难点分析,就能针对性提出施工措施,进一步降低复杂概率发生,提高钻速。”钟尹明说。
据统计,通过建立“系统报警+人工核查”监测模式,目前RDC平台已累计监测井1200余口,正确报警10000余井次,报警准确率达到85%以上。2024年,该系统监测井225口,单日最高监测50口,正确报警2500余井次,有效增强了现场复杂管控能力。
更令人欣喜的是,数智技术在数字化钻井支持井段提速方面效果显著。自上线以来,RDC平台累计支持水平井170余口,支持井段平均工期由50.8天缩短至33.2天,提速34.6%。
其实,不只是钻井作业过程中的监控、优化,从作业前的工程设计、审批,到作业结束的参数分析评估、整个区块分析等,数智技术都全程发挥着重要作用——
对方案设计和生产管理所需数据进行快捷统计分析,实现了由传统人工统计到系统自动统计,由多种单机软件组合计算到一体化云计算,数据查询收集仅1天内即可完成。
通过“大数据自动巡检+重点井人工巡查”分级监测模式,综合利用系统自动报警、人工重点巡查、人工定时巡查、井场视频监控等方式,从以前每人跑井跟踪1至2口井调整到现在每人远程跟踪5至10口井,不仅大幅提升跟踪效率,改变了以往需要专家跑井跟踪的方式,弥补了专家数量不足的问题,还为现场复杂快速处理、钻进安全高效提供了有力保障。
持续完善钻井工程数智化应用场景,攻关钻井设计辅助、风险预警、轨迹-参数协同优化、钻具振动监测、复杂智能会诊系统等技术,2025年实现油公司模式下以方案设计为引领的钻井技术数智化转型,成为采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)和数智技术公司的共同目标。
数智压裂:攻克地下堡垒的“新式武器”
11月13日,采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)科研人员王斌在玛湖油田作业区现场进行压裂工作。
作为一个有着13年工作经验的“老压裂”,从一开始只能负责一口井的压裂任务,到现在一个人可负责3口井压裂任务,最多的时候他甚至可以跟踪5口井。
是什么让其发生了如此大的飞跃?王斌最有发言权。
为将设计和现场施工有机结合,近年来,新疆油田公司工程技术部推行了面长制,要求压裂面长对现场实施把控,确保施工质量,但科研人员经常面临承担多口井面长工作但无法全部兼顾的难题。
“正是有了数智技术,在RDC压裂远程监测系统的支持下,我现在才能跟踪这么多口井。”王斌说。
在距离玛湖油田约150公里外的克拉玛依市区,采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)高级工程师王小玮也在屏幕前远程监测着这口井的压裂情况。
通过视频监控,压裂现场输砂装置砂斗、装砂区、混砂车干添区、高压区等6个关键区域的运转情况一览无余。通过施工曲线,实时监测压裂现场的施工压力、排量、砂量、液量等12项关键施工数据,数据曲线和现场保持一致并实时同步。
“如今,1人最多可同时监测5口井,相较传统的单人单井的跟踪模式,监管效率提升了5倍以上。”王小玮说。
在曲线图的右侧,通过施工数据和设计数据的比对,可实时监测设计参数执行情况,及时指导现场按照设计参数施工。
在屏幕的右下角,是RDC平台压裂远程监测系统最重要的功能之一——施工复杂报警。目前,这套系统建立了压裂砂堵、暂堵失效、压窜邻井、桥塞失效等6种复杂工况实时报警功能。其中,经过模型优化,前三种报警准确率已经达到85%以上,并且实现了报警信息和现场同步共享,压裂面长在现场能及时收到复杂报警信息,及时调整施工参数,避免施工复杂,提高施工质量和效率。
“现在我负责的这几口井只要有复杂,手机上就有信息提示,时间、井号、复杂类型、复杂描述各项都清清楚楚,再也不用像过去那样一直盯着屏幕上的施工曲线,密切关注施工情况了。”王斌说。
目前,RDC平台压裂远程监测系统具备施工数据+视频监测、作业风险预警、参数回溯分析三大功能。自上线以来,已累计监测水平井压裂480余口10549级,施工复杂预警1000余次,综合报警准确率达80%以上,提高压裂效率10%以上,不仅满足了管理人员、科研人员、生产人员业务需求,实现了科研跟踪、生产管理与现场施工有效协同,还通过对现场的远程技术支持,提高了压裂施工质量和效率,减少了施工复杂风险,降低了压裂作业成本和人力资源,有效提升了现场监管的数智化、精细化水平和作业质效。
对于压裂作业来说,压前的压裂设计参数优化同样重要。
采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)高级工程师何小东是智能压裂设计优化工程师之一。
“以前无法建模,只能用数学方法进行,速度慢、工作量还大。”何小东说,现在在数智技术的支持下,原本需要四五天才能做出来的工程设计方案,现在大约只需要1天即可完成。
不仅如此,通过压裂数据最后的复盘及与工程设计的对照,不仅完全形成了改进循环,还使整个井区的参数依据越来越丰富、越来越准确,这为工程设计的质量提升奠定了坚实的基础。
数字化转型、智能化发展,对于无论是在压裂现场的王斌来说,还是远在150公里之外的王小玮以及压裂链条上的每个人来说,都不是一句墙上的口号,而是实实在在的效能提升。
数智升级:开辟高产稳产的“AI新赛道”
10月21日,RDC平台方案管理模块正式上线,标志着新疆油田工程技术方案管理数字化转型进入了新的阶段。推进数字化、智能化与油田生产深度融合,正在有力促进新疆油田业务转型、管理变革、安全提升。
数据作为新时代的关键生产要素,在油田生产数智化升级中发挥着基础性、支撑性作用。数智技术公司深入开展数据专项治理,持续释放数据要素价值,为数智化提升奠定了坚实基础。
“我们的数据治理工作做到了‘三个坚持’。”数智技术公司数据分析中心副主任张闻晨说。
一是坚持“标准先行”,建立数据模型规范。数智技术公司根据业务实际应用情况,不断优化井设计、钻井、录井、测井、试油、压裂等专业数据模型,统一数据标准,打破了各专业间的数据壁垒,实现结构化数据与实时数据、非结构数据的关联贯通。
二是坚持“以用促治”,促进多源数据汇聚。锚定应用提升目标,数智技术公司积极配合支持业务部门,每日检查并督促油田内外部数据源单位整改数据迟到、差错等各类数据质量问题,今年1至11月,累计质检数据问题11000余个,数据传输及时率、数据准确率均达99.9%以上。
三是坚持“数据共享”,满足业务用户需求。海量的数据要素不仅要管好,更要用好。数智技术公司将所有相关数据类型的元数据标准化,定义了自动数据获取工作流程,提供了跨所有数据类型的搜索功能,在最大范围内统一了数据存储、共享和分析方式,向各业务部门“开放数据空间”,为专业化人工智能驱动的快速决策提供了强力数据支撑。
截至目前,在数智技术公司、采油工艺研究院(新疆石油工程建设监理有限责任公司)及各专业队伍的通力合作下,RDC平台已建成钻井监测、钻井优化(数字化钻井)、压裂监测等9大数字化场景,集成各类软件10套,形成了具有自主知识产权的高新科技平台,成为新疆油田工程技术业务领域最具代表性的数字化应用、标志性成果和数智化转型的主要载体,支撑了该领域钻井设计、压裂设计、工程队伍管理、监督管理等9个关键业务环节,覆盖了设计审核、施工管控、工程监督等业务流程。
自2021年上线以来,该系统在玛湖、南缘等准噶尔盆地重点探区推广应用,实现钻井、压裂工程等施工可视化展示和远程监控、科研决策和现场施工有效协同,累计监管井数超3万口。
数字化转型是顺应时代、必须抢抓的历史机遇,也是突破瓶颈、必须采取的战略举措,更是寻求突破、必须把握的关键变量。
数智技术公司一级工程师张德君表示,下一步,该公司将全面贯彻国家、自治区关于数字经济、数字化转型的部署要求,按照集团公司“价值导向、战略引领、创新驱动、平台支撑”的指导方针和“六统一”总体原则,以数据驱动油田增储上产、提质增效为主线,通过构建工程技术领域数字化转型,推进油田业务模式重构、管理模式变革、工作模式创新,持续强化数智赋能,加快数业融合,提升工程作业风险管控水平、工程质量和运行效率,不断培育发展数智化新质生产力,打造数字化转型、智能化发展的示范工程、一流示范企业数字化建设标杆,助力新疆油田高质量发展“第二曲线”加速上扬。