技术是第一生产力，而未来技术的进步不是现有技术的简单升级，而是全方位的深刻革命。
作者 | 郭永峰
近三年来，国际油气行业在“智能”地球物理勘探系列技术、“智能”油藏地质系列技术、“智能”石油钻井测井系列技术、以及“智能”油气开发系列技术这四大方面，不同程度上取得现场应用初步成果。
一、钻井作业“少人化”与“无人化”
2017年美国斯伦贝谢公司在美国Houston的陆地钻机，实现了每班3名员工操作，即每台钻机当班为一名司钻，一名泥浆工程师，以及一名负责全面巡视的钻井工程师。而2018年，挪威国家石油公司完成“海底钻机工厂（Sea Rigs Factory）”的工业试验，即由6名员工负责3台海上钻机的常规钻井作业，试验达到预期目标。
不久的将来，石油钻机市场主要是由智能钻机、井下智能导向钻井系统、现场智能控制平台，以及远程智能控制中心组成，由钻机的智能化构成有机整体，实现钻井过程的闭环控制。
届时，具有机器学习能力的智能钻台机器人，以及智能排管机器人，将取代钻台工和井架工，实现钻井作业的“少人化(Robotic Drilling Systems, RDS )”，甚至“无人化(Unmanned Drilling Rig)”。
现场智能钻井控制平台，将代替钻井“司钻”完成所有操控，将“司钻”从常规繁的操作中解放出来。钻井“司钻”不必固定在工作岗位上，只需在一些特殊钻井作业条件下进行现场操作。地质导向、井下事故处理等关键作业，则可由远程智能控制中心的智能控制平台完成，从而实现操作的远程化。
在未来超级钻头的配合下，未来的智能钻井，将推行水平井“超级一趟钻(Super One-trip Drilling)”，即表层井段一趟钻，余下井段一趟钻，有望大幅度降低钻井成本。目前，国际上油服公司陆续推出钻井相关智能产品。预计2025 年钻井有望进入智能钻井阶段，开启智能钻井新时代。
而未来的智能钻井不是现有技术的简单升级，而是钻井技术的一次全方位深刻革命。将对钻井业和从业人员产生深刻影响，大幅 度提升钻井效率、质量和安全性。
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二、“随钻前探”与“随钻远探”
大幅度提高钻井“命中率”的“随钻前探”与“随钻远探”技术。随钻前探技术，主要包括随钻地震前探(Guiding drilling by Estimation Ahead Using Seismic)技术，以及随钻方位电磁波前探(Guiding drilling by Estimation Azimuth Using Electric Imagistic)技术两类。
2015 年斯伦贝谢公司推出GeoSphere 服务，钻井过程中的“前探”深度达30m。这套技术与包括SpectraSphere （井下流体分析服务）在内的整套随钻测井技术，以及地表测井技术结合使用，可绘制出真实反映油藏结构与流体形态的测绘图。这套技术有利于优化井位，最大化油藏接触，改善油田开发方案。
2016 年斯伦贝谢公司推出的EMLA 样机前探距离达到30m。随钻远探技术可以探测井筒周围数十米距离内的流体与油藏边界，并且具有随钻油藏描绘与地质导向功能。
2018 年哈里伯顿公司推出的EarthStar 服务，将探测距离提高到61m。随钻前探与随钻远探技术有利于随钻油藏描述和随钻地质导向，及时识别前方“甜点”及储层边界，及时调整井眼轨迹和钻井工程参数。并且还能更好地引导钻头钻达“甜点”，提高储层钻遇率和单井产量，降低吨油成本。
展望未来，开发随钻前探与随钻远探技术，将会在随钻油藏描述和随钻地质导向方面发挥更大的作用，并成为智能钻井与智能油田的重要组成部分。
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三、大幅度提高钻井时效的“一趟测”测井技术
在钻井作业中，为了减少占用钻机时间，以及简化钻井作业流程，目前国际上测井作业已基本实现“一趟测（One-Trip Logging）”，但仍无法满足现实需求。当前国际钻井行业趋势，是以随钻测井代替裸眼井测井。实现“随钻一趟测”的工艺研发，目前已取得一定进展，但是仍有很多瓶颈技术亟待解决。
从钻井工艺理论上看，如要实现一次下井，即可测得所有测井数据，将要面临很多困难，需要解决众多问题。例如数据传输，数据存储问题等。未来随钻测井技术将实现“一趟测”，并与“一趟钻(One-Trip Drilling)”同步进行。作业中不占用额外的钻机作业时间，极大简化作业流程，有效降低测井与钻井成本。
从工艺体系看，“一趟测”技术能够在钻井过程中，测量所需的所有测井信息，完成井下流体，岩心采样，同时提供地质导向与随钻油藏描绘等功能，从而大幅降低作业风险，提高储层钻遇率和单井产量。
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四、“耐超高温井下仪器及工具”
为应对井下高温高压情况，需要使用 “耐超高温（高压）井下仪器及工具(Ultra High Temperature Resistant Downhole Instruments and Tools)”。例如MWD（随钻测量）、LWD（随钻测井）、近钻头地质导向仪、井下电池、钻头、钻井液、导向工具、固井水泥、井下管材、完井工具等。随着技术的进步，井下工具、仪器与材料的耐温耐压能力持续提升。
例如，国际大型石油公司采用的MWD 与LWD、旋转导向钻井系统、螺杆钻具的最高耐温能力已分别达到200℃，200℃，230℃，钻井液的最高耐温能力已达260℃。
未来 10 年，随着石墨烯等新材料的引入，以及封装、冷却、绝缘等技术的发展，井下仪器、工具的耐温能力将整体超过230℃，甚至有望达到300℃，这将有力地推动深层与超深层油气田的勘探开发，以及高温地热资源的开发利用。
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五、提高油气井监测精度的“光纤传感”技术
光纤材料具有抗电磁干扰，抗环境噪声，电气绝缘性，以及自身安全性强等特点，广泛应用于井下恶劣环境中的储层参数测量。用于油气井监测的“光纤传感（Optical Sensing）”技术，主要有分布式温度传感器，分布式应力传感器，以及分布式声波传感器。
不同传感器件的“光纤传感”研究发展阶段存在差异。其中，分布式温度传感器最成熟，当前国际石油界已经有近20 年的井下应用历史。除分布式温度传感器之外，单点光纤温度和压力测量业已经商业化应用。而分布式压力传感器还处于开发阶段。
未来的油气井检测，将会因“光纤传感”技术进步，而发生重大改变。例如，在井的全生产周期内沿井筒进行连续测量，实现油气井的永久性监测。此外，即使在恶劣环境下，也可以向作业者提供详细而全面的井下生产数据。
采用“光纤传感”技术，作业者还可以在不影响油气生产的前提下，探测气与水的“突进”，识别井眼内套管外部的“窜流”，探测油管与套管的泄漏，还能检测各种管柱及完井设备的完整性。
“光纤传感”技术的应用，将会加快智能完井、数字油田的发展。国际上处于“光纤传感”技术领先地位的公司，为位于澳大利亚Victoria（维多利亚洲）的FFT(Future Fiber Technologies, 未来光纤技术)公司。该公司不仅在“光纤传感”技术方面拥有大量国际专利，而且开发石油行业专用的众多“光纤传感”技术产品，应用在世界各地油气田。
中国国内也同样进行了相关研究，成立于2005年的西安石油大学“光纤传感实验室”，主持国内石油行业“光纤传感”技术研究与应用研究。
（转自：石油圈）