中国石化石油工程技术研究院院长王敏生：《智能钻井：人工智能引领未来油气工程技术变革》

智能钻井：人工智能引领未来油气工程技术变革

中国石化石油工程技术研究院

院长、党委副书记王敏生

人工智能作为新一轮产业变革和科技革命的新引擎和核心驱动力，已成为引领未来发展的战略性新兴技术，正在对油气行业产生深刻影响。相关研究显示，人工智能技术可使油气生产成本减少约30%，采收率提升10~20个百分点，全球油气可采储量增加8%~20%。随着自动化钻井技术不断完善，以及与大数据、人工智能等技术不断融合发展，钻井技术正在由自动化转向智能化。智能钻井技术配备具有学习、记忆和判断功能的人工智能平台，集成智能化地面和井下控制系统，以及高精度传感器和高速传输系统，能够实现部分钻井作业的自主决策和闭环控制，大幅提高作业效率和安全性，是油气工程技术未来发展的重要方向之一。

国内外油气公司竞相抢占钻井智能化技术制高点，制定了详细的技术发展路线，搭建了智能钻井架构体系，部分关键技术已经实现现场应用。其中，高精度井下传感器、连续波高速传输等技术商业应用；一键式自动化钻机、起下钻自动控制、自动送钻和旋转导向等自动控制系统已规模应用；钻井仿真模拟、大数据分析、远程决策平台等智能分析决策系统进入工程应用。总体上，地面井下一体化智能钻井技术还处于开发试验阶段，正在着力整合行业力量，建立统一的标准与认证体系。SPE（国际石油工程师协会）钻井自动化技术分部将钻井智能化划分为观察模式、咨询模式、半自主控制模式、自主控制模式4个阶段，国外部分作业场景已进入半自主控制模式，国内部分场景实现了咨询模式，正在向半自主控制模式迈进。

为加速推动钻井技术智能化发展，打造油气领域技术竞争新优势，推动形成油气上游新质生产力，近年来，中国石化通过联合攻关，开展了7000米自动化钻机及关键装备、随钻工程地质参数感知、智能钻井分析决策、智能钻井系统集成等关键技术的攻关研究，基本形成了智能钻井关键技术与装备体系，在胜利油田济阳页岩油国家级示范区进行了集成与示范应用，实现了钻机、仪器、决策系统与集成控制中心数据交互联动，以及钻前模拟、钻井参数智能优化、井下风险智能预警、井眼轨迹智能导航等应用场景多目标协同优化与控制，达到了智能辅助-人工决策的闭环控制水平，机械钻速提高17.44%，风险诊断准确率大于90.2%，优质储层钻遇率100%，钻井周期缩短19.87%，有力支撑了重点油气领域勘探开发降本增效。

目前，智能钻井技术正处于快速发展的蓄势期，还存在技术整体闭环集成度不高、智能化分析决策水平不足等难题和挑战，具体表现在钻机装备没有实现“无人接管”或远程控制的全自动操控、井下测控仪器还没有打通地层-井筒-地面大数据高速传输链路和自主控制、智能分析决策平台不能满足智能钻井作业由人工决策向机器决策转变的需要、地面井下一体化控制缺少算法封装共享及模块集成技术规范等方面。需要在大力推广现有成果的基础上，持续开展自动化智能化装备、智能决策软件、数字孪生等关键技术研究，加大技术迭代升级力度，推动咨询模式向半自主控制、自主控制模式的转变，实现 “全方位感知、大数据分析、智能化决策、自动化调控”的智能钻井技术目标。

一是加强智能钻井基础前瞻研究，形成智能钻井技术新规律、新认识，为关键技术研发提供源头供给。基于先进的机器学习等理论方法，建立井筒-地层大数据地质力学大模型；研究自适应钻头、智能流体等新一代智能钻井技术；搭建公开的行业数据标准和协议，建立统一的装备、工具、流体、软件标准。

二是提高自动化钻机及配套系统协同控制能力。在“一键式”钻机自动操作和钻井自动调控的基础上，开展全自动控制连续起下钻钻机及配套设备研究，配备钻台机器人和钻井液连续循环系统。通过数字化集成，提升多系统协同控制水平，实现钻机设备的全自动化和钻台无人化。

三是提升井下工程地质参数的获取精度和传输速率，扩展井下工具、仪器、流体的智能感知和智能调控能力。开展高精度井筒动态多参数智能监测技术、多维多尺度地层参数智能解释技术研究，建立井下工程参数实时监测和多维多尺度远/前探测方法；开展智能井下高速传输技术研究，探索智能钻杆、光纤传输技术。

四是借助智能技术辅助司钻管理钻井过程或智能决策。构建全场景赋能一体化云平台，进一步打通地质工程数据库；开展地质工程一体化钻井数字孪生技术研究，强化人工智能分析方法和学习样板，集成更多智能应用场景，实现钻井全生命周期的智能化分析作业和半自主控制模式随钻优化决策；借助钻井领域知识和数据+AI大模型，实现大模型在钻井信息提取、方案生成、科学计算、问答系统等场景的应用。

五是打造地面井下一体云边协同“智能钻井驾舱”。开展多参数响应的闭环调控技术、基于联邦学习的云边协同技术、边端集成控制技术研究，实现钻井全过程闭环智能钻井，为更大规模、更高智能化水平的工业推广应用提供条件。建立科研机构、油公司、油服公司和装备制造商等多方协同推进机制，不断提升系统集成应用水平，有效提高钻井作业效率，降低作业成本。来源：中国石化石油工程技术研究院———END———