什么是自动(智能)钻孔?

自动化钻井是现代钻井的最高水平,一个多世纪以来一直是世界石油钻井行业追求和奋斗的目标。在自动化钻井过程中,井下闭环钻井技术是实现自动化钻井的关键,代表了当今钻井井眼轨迹控制技术的最高水平。井下闭环钻井技术主要是指钻井的轨迹控制可以完全脱离人工干预,井下信息的测量和传输以及控制指令的生成和执行可以完全自动化。中央计算机放在井下,钻井时测得的信息首先传输到井下中央计算机,经过分析比较后发出指令,控制井下可控工具的工作状态。井下测量信息传送到中央计算机的同时,也传送到地面计算机进行模拟研究,以监控井下作业效果。井下工具可根据实时测量结果及时采取相应措施,使钻头沿设计轨迹钻进,在时间上具有良好的适应性,减少了调整轨迹所需的时间,保证了钻进的准确性和精度,实现了天然靶的功能。为了实现井下闭环钻井,需要有先进的井下无线测量仪器(MWD、LWD等)。)和功能强大的井下可调工具,以及性能良好的井下微机,要求计算机能承受井下恶劣的工作环境。

除了实现井下闭环钻井技术,自动化钻井还必须解决另外三个问题:第一是地面钻机的自动化,即钻井地面作业的自动化。早在1994,国外就生产出了自动钻机的样机,近年来国外又成功研制出了各种型号的自动钻机;二是钻井液、水泥等液体和固体的装卸、配制和泵送的自动化(即钻井液自动处理系统和自动固井等。);三是钻井专家系统,自动处理和分析各部分信息(即钻井过程中的情况和钻井设计的规定)然后及时正确地发出各种指令和操作。

钻井自动化的实现涉及很多方面。它是一项学科众多、技术复杂的系统工程。目前,人们所做的工作和研究成果正在接近实现钻井自动化的目标。自动钻孔可以实现高质量、高效率的钻孔;它能充分发挥钻头的潜力,达到最快的钻进速度;此外,在特殊工艺井的钻井施工中,井下钻具组合可用于钻完整的设计井段;良好的井身质量,为钻完井作业提供了保障条件;钻井效率高,成本低,经济效益好。即水平井、大位移井、超深井自动钻井的优势尤为明显。我国技术处于起步阶段和分项目研究阶段,与世界先进水平还有一定差距。

自动钻孔框架图