短短29天內(nèi)，中國(guó)石化勝利石油工程公司（以下簡(jiǎn)稱“勝利石油工程公司”）70169SL鉆井隊(duì)成功鉆探至井深6080米，刷新了頁(yè)巖油鉆井紀(jì)錄。勝利石油工程公司頁(yè)巖油鉆井鉆得深、打得快，“鉆井液智能坐崗系統(tǒng)+智能鉆頭”功不可沒(méi)。

“AI泥漿工程師”顯身手

在開(kāi)采頁(yè)巖油的過(guò)程中，如果鉆井時(shí)施加的壓力太大，達(dá)到地層的承受極限，就會(huì)導(dǎo)致地層裂開(kāi)，出現(xiàn)井漏；而如果壓力不夠，地下的油、水或氣體就會(huì)流出來(lái)，形成溢流。在控制井內(nèi)壓力方面，鉆井液發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。鉆井液對(duì)于鉆井，就像血液對(duì)于人體一樣重要，被稱為“鉆井的血液”。通過(guò)調(diào)節(jié)鉆井液的密度和性能，可以平衡地層壓力、應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件，提高鉆井效率。

然而，鉆井液的密度控制是個(gè)難題。勝利石油工程公司鉆井專家路峰介紹，過(guò)去，工作人員往往根據(jù)老師傅的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行鉆井液密度的調(diào)配，極易因?yàn)榱?xí)慣、疏忽等因素出現(xiàn)問(wèn)題，井控安全管理的壓力特別大?！艾F(xiàn)在，鉆井液智能坐崗系統(tǒng)能及時(shí)、準(zhǔn)確告訴我們溢流和井漏情況，給現(xiàn)場(chǎng)的工作人員提供重要數(shù)據(jù)，確保施工安全。不同地質(zhì)地層的情況，也會(huì)被系統(tǒng)記錄下來(lái)，當(dāng)再次遇到類似情況就可以作為參考，既節(jié)省人力又提高效率?！甭贩逭f(shuō)。

“鉆井液智能坐崗系統(tǒng)好像在鉆井現(xiàn)場(chǎng)打造的一個(gè)‘AI泥漿工程師’。它不知疲倦，能24小時(shí)精確無(wú)誤地工作?！眲倮凸こ坦?0169SL鉆井隊(duì)泥漿組長(zhǎng)劉巖巖說(shuō)，它能實(shí)時(shí)捕捉到地面的泥漿工程師無(wú)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。

智能鉆頭成為“千里眼”

鉆井作業(yè)過(guò)程中，不僅需要能實(shí)時(shí)捕捉施工情況的“工程師”，還需要能對(duì)深層地層狀況做出精確判斷的“千里眼”。智能鉆頭就是這只“千里眼”，它不但能感知地層信息，還能通過(guò)智能算法對(duì)其進(jìn)行分析處理。

勝利石油工程公司智能鉆頭項(xiàng)目負(fù)責(zé)人黃哲介紹，國(guó)際上的智能鉆頭產(chǎn)品主要有探管式和偏置式兩種設(shè)計(jì)思路，但這兩種思路都不完美。探管式測(cè)量的缺陷在于它雖然能測(cè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，但無(wú)法準(zhǔn)確感知鉆頭的受力和鉆壓、扭矩；偏置式測(cè)量在復(fù)雜環(huán)境中難以準(zhǔn)確區(qū)分和解密各種應(yīng)力和力矩。

黃哲下定決心：要研發(fā)國(guó)產(chǎn)智能鉆頭。經(jīng)過(guò)艱苦攻關(guān)，黃哲團(tuán)隊(duì)解決了兩大難題。一是設(shè)計(jì)難題，二是數(shù)據(jù)推算難題。

在設(shè)計(jì)方面，團(tuán)隊(duì)提出了棱柱式陣列結(jié)構(gòu)。黃哲介紹，在棱柱的軸向上，將相對(duì)位置的傳感器進(jìn)行垂直方向的翻轉(zhuǎn)布局，就能在數(shù)學(xué)層面實(shí)現(xiàn)傳感器測(cè)量結(jié)果的相互獨(dú)立，有效避免干擾。這種全新設(shè)計(jì)思路，成功融合了空間與平面設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。

在數(shù)據(jù)推算方面，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用多種方法提升測(cè)算準(zhǔn)確性。引入隨機(jī)噪聲測(cè)試時(shí)，黃哲發(fā)現(xiàn)算法在轉(zhuǎn)速求解上受噪聲干擾大，這是因?yàn)樗惴ㄖ袥](méi)有考慮各物理參量間的內(nèi)部聯(lián)系。于是，團(tuán)隊(duì)引入物理約束校正數(shù)據(jù)，顯著降低推算誤差。

“我們還仿照鳥群捕食信息共享策略，建立了多目標(biāo)的鉆井參數(shù)方案評(píng)價(jià)模型，可以快速高效收集共享信息。鉆井時(shí)，工作人員可以通過(guò)鉆前分析和鉆時(shí)校正，為全自動(dòng)鉆機(jī)提供送鉆最優(yōu)參數(shù)路線，規(guī)避井下風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆井效率?！秉S哲說(shuō)。

黃哲團(tuán)隊(duì)研發(fā)的智能鉆頭已在勝利工區(qū)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。智能鉆頭在鉆井提速優(yōu)化、T型井軌跡測(cè)量、鉆井風(fēng)險(xiǎn)分析與科學(xué)鉆井決策等場(chǎng)景中，取得了較好應(yīng)用效果。（記者 王延斌  通訊員 李亞男）