AI引領(lǐng)未來(lái)油氣工程技術(shù)變革

人工智能（AI）作為新一輪產(chǎn)業(yè)變革和科技革命的新引擎和核心驅(qū)動(dòng)力，已成為引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興技術(shù)，正在對(duì)油氣行業(yè)產(chǎn)生深刻影響。研究顯示，AI技術(shù)可使油氣生產(chǎn)成本減少約30%，采收率提升10~20個(gè)百分點(diǎn)，全球油氣可采儲(chǔ)量增加8%~20%。隨著自動(dòng)化鉆井技術(shù)不斷完善，以及與大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)不斷融合發(fā)展，鉆井技術(shù)正在由自動(dòng)化轉(zhuǎn)向智能化。

國(guó)內(nèi)外油氣公司競(jìng)相搶占鉆井智能化技術(shù)制高點(diǎn)，制定了詳細(xì)的技術(shù)發(fā)展路線，搭建了智能鉆井架構(gòu)體系，部分關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。總體上，地面井下一體化智能鉆井技術(shù)還處于開(kāi)發(fā)試驗(yàn)階段，正在著力整合行業(yè)力量，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證體系。國(guó)際石油工程師協(xié)會(huì)（SPE）鉆井自動(dòng)化技術(shù)分部將鉆井智能化劃分為觀察模式、咨詢(xún)模式、半自主控制模式、自主控制模式4個(gè)階段，國(guó)外部分作業(yè)場(chǎng)景已進(jìn)入半自主控制模式，國(guó)內(nèi)部分場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了咨詢(xún)模式，正在向半自主控制模式邁進(jìn)。

為加速推動(dòng)鉆井技術(shù)智能化發(fā)展，打造油氣領(lǐng)域技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)形成油氣上游新質(zhì)生產(chǎn)力，近年來(lái)，中國(guó)石化通過(guò)聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)展了7000米自動(dòng)化鉆機(jī)及關(guān)鍵裝備、隨鉆工程地質(zhì)參數(shù)感知、智能鉆井分析決策、智能鉆井系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)研究，基本形成了智能鉆井關(guān)鍵技術(shù)與裝備體系，在勝利油田濟(jì)陽(yáng)頁(yè)巖油國(guó)家級(jí)示范區(qū)進(jìn)行了集成與示范應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)、儀器、決策系統(tǒng)與集成控制中心數(shù)據(jù)交互聯(lián)動(dòng)，以及鉆前模擬、鉆井參數(shù)智能優(yōu)化、井下風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)警、井眼軌跡智能導(dǎo)航等應(yīng)用場(chǎng)景多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化與控制，達(dá)到了智能輔助—人工決策的閉環(huán)控制水平，機(jī)械鉆速提高17.44%，風(fēng)險(xiǎn)診斷準(zhǔn)確率大于90.2%，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率100%，鉆井周期縮短19.87%，有力支撐了重點(diǎn)油氣領(lǐng)域勘探開(kāi)發(fā)降本增效。

目前，智能鉆井技術(shù)正處于快速發(fā)展的蓄勢(shì)期，還存在技術(shù)整體閉環(huán)集成度不高、智能化分析決策水平不足等難題和挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在鉆機(jī)裝備沒(méi)有實(shí)現(xiàn)“無(wú)人接管”或遠(yuǎn)程控制的全自動(dòng)操控、井下測(cè)控儀器還沒(méi)有打通地層—井筒—地面大數(shù)據(jù)高速傳輸鏈路和自主控制、智能分析決策平臺(tái)不能滿足智能鉆井作業(yè)由人工決策向機(jī)器決策轉(zhuǎn)變的需要、地面井下一體化控制缺少算法封裝共享及模塊集成技術(shù)規(guī)范等方面。需要在大力推廣現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，持續(xù)開(kāi)展自動(dòng)化智能化裝備、智能決策軟件、數(shù)字孿生等關(guān)鍵技術(shù)研究，加大技術(shù)迭代升級(jí)力度，推動(dòng)咨詢(xún)模式向半自主控制、自主控制模式的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)“全方位感知、大數(shù)據(jù)分析、智能化決策、自動(dòng)化調(diào)控”的智能鉆井技術(shù)目標(biāo)。

一是加強(qiáng)智能鉆井基礎(chǔ)前瞻研究，形成智能鉆井技術(shù)新規(guī)律、新認(rèn)識(shí)，為關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)提供源頭供給。基于先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)等理論方法，建立井筒—地層大數(shù)據(jù)地質(zhì)力學(xué)大模型；研究自適應(yīng)鉆頭、智能流體等新一代智能鉆井技術(shù)；搭建公開(kāi)的行業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，建立統(tǒng)一的裝備、工具、流體、軟件標(biāo)準(zhǔn)。

二是提高自動(dòng)化鉆機(jī)及配套系統(tǒng)協(xié)同控制能力。在“一鍵式”鉆機(jī)自動(dòng)操作和鉆井自動(dòng)調(diào)控的基礎(chǔ)上，開(kāi)展全自動(dòng)控制連續(xù)起下鉆鉆機(jī)及配套設(shè)備研究，配備鉆臺(tái)機(jī)器人和鉆井液連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)字化集成，提升多系統(tǒng)協(xié)同控制水平，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)設(shè)備的全自動(dòng)化和鉆臺(tái)無(wú)人化。

三是提升井下工程地質(zhì)參數(shù)的獲取精度和傳輸速率，擴(kuò)展井下工具、儀器、流體的智能感知和智能調(diào)控能力。開(kāi)展高精度井筒動(dòng)態(tài)多參數(shù)智能監(jiān)測(cè)技術(shù)、多維多尺度地層參數(shù)智能解釋技術(shù)研究，建立井下工程參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和多維多尺度遠(yuǎn)/前探測(cè)方法；開(kāi)展智能井下高速傳輸技術(shù)研究，探索智能鉆桿、光纖傳輸技術(shù)。

四是借助智能技術(shù)輔助司鉆管理鉆井過(guò)程或智能決策。構(gòu)建全場(chǎng)景賦能一體化云平臺(tái)，進(jìn)一步打通地質(zhì)工程數(shù)據(jù)庫(kù)；開(kāi)展地質(zhì)工程一體化鉆井?dāng)?shù)字孿生技術(shù)研究，強(qiáng)化AI分析方法和學(xué)習(xí)樣板，集成更多智能應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)鉆井全生命周期的智能化分析作業(yè)和半自主控制模式隨鉆優(yōu)化決策；借助鉆井領(lǐng)域知識(shí)和數(shù)據(jù)+AI大模型，實(shí)現(xiàn)大模型在鉆井信息提取、方案生成、科學(xué)計(jì)算、問(wèn)答系統(tǒng)等場(chǎng)景的應(yīng)用。

五是打造地面井下一體云邊協(xié)同“智能鉆井駕駛艙”。開(kāi)展多參數(shù)響應(yīng)的閉環(huán)調(diào)控技術(shù)、基于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的云邊協(xié)同技術(shù)、邊端集成控制技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)鉆井全過(guò)程閉環(huán)智能鉆井，為更大規(guī)模、更高智能化水平的工業(yè)推廣應(yīng)用提供條件。建立科研機(jī)構(gòu)、油公司、油服公司和裝備制造商等多方協(xié)同推進(jìn)機(jī)制，不斷提升系統(tǒng)集成應(yīng)用水平，有效提高鉆井作業(yè)效率，降低作業(yè)成本。

（作者系中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院院長(zhǎng)）