鉆井運(yùn)行管理智能化信息系統(tǒng)

李 海 姜富川 周柏年 吳 雙 李 麟 周 劍

（1.中國(guó)石油西南油氣田分公司，四川 成都 610051；2.中國(guó)石油川渝頁(yè)巖氣前線指揮部，四川 成都 610051）

0 引言

鉆井運(yùn)行管理涉及井位部署、測(cè)設(shè)征地、鉆前工程、鉆機(jī)調(diào)度、鉆完井、試油壓裂六大環(huán)節(jié)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外油田企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不斷深入，如中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控觀察鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工況，并實(shí)現(xiàn)部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成和傳輸；中國(guó)石油大慶油田通過(guò)產(chǎn)能一體化系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能建設(shè)各環(huán)節(jié)有序銜接。因此，綜合分析川渝地區(qū)鉆機(jī)調(diào)度難點(diǎn)、鉆井運(yùn)行影響因素，研究建立了“六大環(huán)節(jié)”的智能化信息系統(tǒng)，并應(yīng)用于鉆井工程全過(guò)程的管控，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)智能調(diào)度、鉆井工程全過(guò)程實(shí)時(shí)跟蹤及預(yù)警糾偏，確保智能調(diào)度高效、有序運(yùn)行［1-3］。

1 川渝地區(qū)鉆井運(yùn)行管理現(xiàn)狀

1）各環(huán)節(jié)獨(dú)立管理為主，未形成鉆井運(yùn)行管理的統(tǒng)籌機(jī)制。川渝地區(qū)鉆井運(yùn)行管理未形成統(tǒng)籌的管理機(jī)制，以六大環(huán)節(jié)管理為主線，面向所有生產(chǎn)作業(yè)單位，而各個(gè)環(huán)節(jié)涉及管理單位多，且各生產(chǎn)單位對(duì)成果數(shù)據(jù)的管理方式和維度不一致，導(dǎo)致形成的數(shù)據(jù)類型差別大、種類不完整，數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)和應(yīng)用共享，亟需實(shí)現(xiàn)一體化協(xié)同共管。

2）鉆井運(yùn)行管理缺乏智能化，未實(shí)現(xiàn)低成本高效率。川渝地區(qū)鉆井運(yùn)行管理各環(huán)節(jié)零星地搭建了部分業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，但發(fā)展不夠成熟，僅有的信息系統(tǒng)還是依靠人工錄入，且各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)來(lái)源不同，成果數(shù)據(jù)類型差距較大，相關(guān)單位之間仍靠郵件、電話溝通，缺乏高效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、智能分析與決策支持系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)智能化管理，不適應(yīng)低成本高效率發(fā)展要求。

3）隨著川渝地區(qū)鉆井工作量的加大，亟需智能化信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效管控。隨著川渝地區(qū)加大天然氣勘探開(kāi)發(fā)力度，鉆井工作量大、業(yè)務(wù)鏈條長(zhǎng)，依靠現(xiàn)有的部分系統(tǒng)及人工經(jīng)驗(yàn)，各環(huán)節(jié)難以實(shí)現(xiàn)集成聯(lián)動(dòng)和智能應(yīng)用，難以實(shí)現(xiàn)降本增效，亟需進(jìn)一步強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌規(guī)劃，充分發(fā)揮智能化信息系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)作用，提高鉆井運(yùn)行效率，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)注入新動(dòng)力。

2 智能化信息系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)思路及做法

以信息化建設(shè)為依托，本著“開(kāi)放、共享、合作”的原則，按照“統(tǒng)一業(yè)務(wù)流程、規(guī)范運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一風(fēng)格設(shè)計(jì)、分步模塊實(shí)施”的指導(dǎo)思想，從鉆井運(yùn)行管理需求出發(fā)，通過(guò)研究分析鉆井工程全過(guò)程的科學(xué)預(yù)警方法和鉆機(jī)科學(xué)調(diào)度的匹配規(guī)則，搭建井位部署、測(cè)設(shè)征地、鉆前工程、鉆機(jī)調(diào)度、鉆完井、試油壓裂共六大信息化管理應(yīng)用模塊，全面整合鉆井工程全過(guò)程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)資源，最終實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同效應(yīng)最大化、鉆試資源使用高效化、過(guò)程管理精細(xì)化和管理方式便捷化，整體提升鉆井運(yùn)行管理效率，推進(jìn)鉆井運(yùn)行一體化管理升級(jí)［4-7］。

1）以鉆井工程全過(guò)程為主線，規(guī)范集成數(shù)據(jù)，形成全業(yè)務(wù)鏈數(shù)據(jù)庫(kù)。高效集成現(xiàn)有信息化系統(tǒng)的鉆井工程相關(guān)數(shù)據(jù)（圖1），制定管理規(guī)范，建立分級(jí)審核制度，保障鉆井工程相關(guān)數(shù)據(jù)的及時(shí)性、完整性、準(zhǔn)確性，初步形成鉆井工程全過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)［8-10］。

圖1 數(shù)據(jù)集成示意圖

2）鉆機(jī)調(diào)度引入智能化手段，實(shí)現(xiàn)智能匹配、智能預(yù)測(cè)。根據(jù)鉆機(jī)調(diào)度專家經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析得出影響鉆機(jī)與井場(chǎng)匹配的5 個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，并按照匹配的適合度判定分值，最終轉(zhuǎn)化成可量化的多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，根據(jù)該評(píng)價(jià)體系，創(chuàng)建鉆機(jī)與井場(chǎng)匹配模型及雙邊匹配算法，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)與井場(chǎng)的智能匹配，并輔助預(yù)測(cè)分月、分年度鉆機(jī)需求，優(yōu)化鉆機(jī)調(diào)度［11］。

3）搭建信息化管理系統(tǒng)，全面覆蓋鉆井運(yùn)行全業(yè)務(wù)流程。通過(guò)梳理從鉆井工程年度框架計(jì)劃到試油壓裂“六大環(huán)節(jié)”21 個(gè)業(yè)務(wù)項(xiàng)，搭建了覆蓋鉆井運(yùn)行全業(yè)務(wù)鏈的信息化管理系統(tǒng)，設(shè)置了重點(diǎn)井日常跟蹤、異常井預(yù)警管理功能模塊，以對(duì)標(biāo)年初計(jì)劃安排，實(shí)時(shí)跟蹤鉆井工程各環(huán)節(jié)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)運(yùn)行節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管控，提前預(yù)警，實(shí)時(shí)糾偏，保障鉆井工作有序推進(jìn)［12］。

4）搭建井位動(dòng)態(tài)地理集成應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全方位、多層次、多角度綜合展示。依托相關(guān)信息地圖，通過(guò)圖層疊加可視化呈現(xiàn)鉆井工程實(shí)施階段分布情況、單井運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)自定義查詢搜索、多井對(duì)比分析、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控等應(yīng)用功能，高效支持管理決策。

5）建立鉆井運(yùn)行管理移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公。將鉆井運(yùn)行管理應(yīng)用延伸至手機(jī)端，定制開(kāi)發(fā)鉆井運(yùn)行管理APP（圖2），新增井位自動(dòng)導(dǎo)航、移動(dòng)視頻監(jiān)控等功能，實(shí)現(xiàn)方便快捷地?cái)?shù)字化移動(dòng)辦公［13-15］。

圖2 鉆井運(yùn)行管理智能化信息系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 應(yīng)用及效果

2.2.1 應(yīng)用于鉆井工程，鉆井生產(chǎn)效率大幅度提升

2019 年，將研發(fā)的智能化系統(tǒng)應(yīng)用于川渝地區(qū)鉆井工程，全面統(tǒng)籌井位部署、測(cè)設(shè)征地、鉆前工程、鉆機(jī)調(diào)度、鉆完井、試油壓裂六大環(huán)節(jié)，實(shí)施開(kāi)鉆井為492口、完鉆井為414口、進(jìn)尺為243×104m，創(chuàng)歷史新高，開(kāi)鉆井、完鉆井、進(jìn)尺數(shù)量同比分別提高了25%、70%、56%，壓裂時(shí)效提升了10%，建井周期縮短了10%，極大地提高了鉆井工程運(yùn)行效率。2020 年，受新冠肺炎疫情影響，一季度鉆井工程出現(xiàn)大面積停工，后續(xù)通過(guò)應(yīng)用智能化系統(tǒng)，對(duì)全過(guò)程及時(shí)跟蹤、督辦及糾偏，實(shí)現(xiàn)了全年鉆井工作量全面完成目標(biāo)，確保了鉆井工程高效、有序運(yùn)行。全年共完成開(kāi)鉆井為316口、完鉆井為401口、進(jìn)尺為196×104m。

2.2.2 應(yīng)用于鉆機(jī)需求測(cè)算，降本增效成績(jī)顯著

將研發(fā)的智能化系統(tǒng)用于測(cè)算60 余臺(tái)鉆機(jī)能否完成計(jì)劃鉆井工作量，僅需1 人耗時(shí)0.5 個(gè)工作日即可完成，較之于以前，同樣工作量，則需10 余人耗時(shí)2～3 個(gè)工作日才能完成，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用，將工作效率提高了數(shù)十倍。

將研發(fā)的智能化系統(tǒng)應(yīng)用于高磨地區(qū)鉆機(jī)需求預(yù)判，供管理層提前決策，采取大小鉆機(jī)組合鉆井、小鉆機(jī)接替試油等模式，減少大鉆機(jī)占用時(shí)間為67 個(gè)臺(tái)月，保證了大鉆機(jī)無(wú)法滿足需求時(shí)鉆井工程進(jìn)度；同時(shí)，根據(jù)定額結(jié)算：7 000 m 機(jī)械鉆機(jī)鉆井作業(yè)費(fèi)用為170 萬(wàn)元／臺(tái)月、5 000 m 機(jī)械鉆機(jī)鉆井作業(yè)費(fèi)用為145 萬(wàn)元／臺(tái)月，5 000 m 機(jī)械鉆機(jī)替換為7 000 m機(jī)械鉆機(jī)鉆井作業(yè)費(fèi)差額為25萬(wàn)元／臺(tái)月，通過(guò)計(jì)算，節(jié)約鉆井成本達(dá)1 675萬(wàn)元，為低成本高質(zhì)量發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.2.3 應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)鉆井運(yùn)行遠(yuǎn)程管控

將以鉆井運(yùn)行管理智能化信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)完成的手機(jī)APP 應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了單井基本信息查詢、各環(huán)節(jié)綜合動(dòng)態(tài)跟蹤、多角度視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控、井位導(dǎo)航、鉆機(jī)運(yùn)行分析等功能，鉆井運(yùn)行遠(yuǎn)程管控更加高效。

3 結(jié)束語(yǔ)

鉆井運(yùn)行管理業(yè)務(wù)是工程技術(shù)服務(wù)的重點(diǎn)業(yè)務(wù)，是勘探開(kāi)發(fā)增儲(chǔ)上產(chǎn)的主力軍。鉆井運(yùn)行效率是衡量企業(yè)生產(chǎn)管理活動(dòng)優(yōu)劣的綜合指標(biāo)，是鉆井運(yùn)行管理的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，也是企業(yè)重組改制的準(zhǔn)繩，具有綜合性的特征。隨著川渝地區(qū)鉆井工作量的增加，鉆井運(yùn)行跟蹤分析、預(yù)警糾偏、提速提效、鉆機(jī)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)等面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，中國(guó)石油西南油氣田分公司以提質(zhì)增效精神為指導(dǎo)，圍繞勘探開(kāi)發(fā)整體部署和總體目標(biāo)，積極研發(fā)鉆井運(yùn)行管理智能化系統(tǒng)并應(yīng)用于實(shí)踐，對(duì)提升鉆井生產(chǎn)指標(biāo)、優(yōu)化鉆機(jī)配置、遠(yuǎn)程管控等發(fā)揮了強(qiáng)大的作用，極大地提高了鉆井運(yùn)行效率，突出了鉆機(jī)運(yùn)行管理核心競(jìng)爭(zhēng)力。