勝利石油工程公司工作人員正使用鑽井液智能坐崗系統。受訪單位供圖

短短29天內，中國石化勝利石油工程公司（以下簡稱“勝利石油工程公司”）70169SL鑽井隊成功鑽探至井深6080米，刷新了頁巖油鑽井紀錄。勝利石油工程公司頁巖油鑽井鑽得深、打得快，“鑽井液智能坐崗系統+智能鑽頭”功不可沒。

　　“AI泥漿工程師”顯身手

　　在開採頁巖油的過程中，如果鑽井時施加的壓力太大，達到地層的承受極限，就會導致地層裂開，出現井漏；而如果壓力不夠，地下的油、水或氣體就會流出來，形成溢流。在控制井內壓力方面，鑽井液發揮着至關重要的作用。鑽井液對於鑽井，就像血液對於人體一樣重要，被稱為“鑽井的血液”。通過調節鑽井液的密度和性能，可以平衡地層壓力、應對複雜地質條件，提高鑽井效率。

　　然而，鑽井液的密度控制是個難題。勝利石油工程公司鑽井專家路峰介紹，過去，工作人員往往根據老師傅的經驗進行鑽井液密度的調配，極易因為習慣、疏忽等因素出現問題，井控安全管理的壓力特別大。“現在，鑽井液智能坐崗系統能及時、準確告訴我們溢流和井漏情況，給現場的工作人員提供重要數據，確保施工安全。不同地質地層的情況，也會被系統記錄下來，當再次遇到類似情況就可以作為參考，既節省人力又提高效率。”路峰説。

　　“鑽井液智能坐崗系統好像在鑽井現場打造的一個‘AI泥漿工程師’。它不知疲倦，能24小時精確無誤地工作。”勝利石油工程公司70169SL鑽井隊泥漿組長劉岩岩説，它能實時捕捉到地面的泥漿工程師無法直接觀察到的施工情況，幫助工程師更好掌控全局，確保安全。

　　智能鑽頭成為“千里眼”

　　鑽井作業過程中，不僅需要能實時捕捉施工情況的“工程師”，還需要能對深層地層狀況做出精確判斷的“千里眼”。智能鑽頭就是這只“千里眼”，它不但能感知地層信息，還能通過智能算法對其進行分析處理。

　　勝利石油工程公司智能鑽頭項目負責人黃哲介紹，國際上的智能鑽頭産品主要有探管式和偏置式兩種設計思路，但這兩種思路都不完美。探管式測量的缺陷在於它雖然能測運動參數，但無法準確感知鑽頭的受力和鑽壓、扭矩；偏置式測量在複雜環境中難以準確區分和解密各種應力和力矩。

　　黃哲下定決心：要研發國産智能鑽頭。經過艱苦攻關，黃哲團隊解決了兩大難題。一是設計難題，二是數據推算難題。

　　在設計方面，團隊提出了棱柱式陣列結構。黃哲介紹，在棱柱的軸向上，將相對位置的傳感器進行垂直方向的翻轉布局，就能在數學層面實現傳感器測量結果的相互獨立，有效避免干擾。這種全新設計思路，成功融合了空間與平面設計的優勢。

　　在數據推算方面，團隊運用多種方法提升測算準確性。引入隨機噪聲測試時，黃哲發現算法在轉速求解上受噪聲干擾大，這是因為算法中沒有考慮各物理參量間的內部&&。於是，團隊引入物理約束校正數據，顯著降低推算誤差。

　　“我們還倣照鳥群捕食信息共享策略，建立了多目標的鑽井參數方案評價模型，可以快速高效收集共享信息。鑽井時，工作人員可以通過鑽前分析和鑽時校正，為全自動鑽機提供送鑽最優參數路線，規避井下風險、提高鑽井效率。”黃哲説。

　　黃哲團隊研發的智能鑽頭已在勝利工區開展現場應用。智能鑽頭在鑽井提速優化、T型井軌跡測量、鑽井風險分析與科學鑽井決策等場景中，取得了較好應用效果。

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