鉆井作業(yè)實時信息采樣裝置探索

李小英

摘? 要：石油資源挖掘開采操作要求一系列高端先進的技術(shù)作為技術(shù)支撐，相關(guān)石油開采企業(yè)需要確保工程參數(shù)信息可以得到合理的收集和管控。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)進步，現(xiàn)階段已達(dá)成信息的即時傳送，故此相關(guān)人員便能全過程精準(zhǔn)監(jiān)控和評估鉆井作業(yè)。文章講述了一類特定的鉆井信息收集裝備，探討先進互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，完成初始信息收集體系、電腦體系、傳送方案、作業(yè)信息捕捉體系等有機結(jié)合，進而完成鉆井工作信息化和智能化升級。

關(guān)鍵詞：石油資源挖掘開采;鉆井作業(yè);鉆井信息收集裝備

中圖分類號：TP311? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）27-0060-02

Abstract： The operation of oil resources mining requires a series of high-end advanced technologies as technical support， and relevant oil mining enterprises need to ensure that engineering parameter information can be reasonably collected and controlled. With the continuous progress of Internet technology， the instant transmission of information has been achieved at this stage， so the relevant personnel can accurately monitor and evaluate drilling operations throughout the process. This paper describes a kind of specific drilling information collection equipment， and discusses how to complete the organic combination of initial information collection system， computer system， transmission scheme， operation information capture system and so on in the advanced Internet environment， so as to complete the informatization and intelligent upgrade of well drilling work.

Keywords： oil resources mining; drilling operation; drilling information collection equipment

引言

現(xiàn)階段石油勘探企業(yè)的油田鉆井實時信息收集并分析的解決方案的進步已經(jīng)產(chǎn)生了顛覆性的改變和革新，該解決方案和參數(shù)分析層面（即復(fù)雜化處置）的有機結(jié)合引發(fā)了數(shù)據(jù)捕捉解決方案的革命性變革。信息之間的配合即時體系內(nèi)的采集和傳送到位針對提升改進點效果發(fā)揮著無可替代點關(guān)鍵的作用，早期的信息收集的規(guī)劃和兌現(xiàn)一般是進行后期的參數(shù)處理任務(wù)。本文探討的是即時的石油鉆井開采作業(yè)過程中的實時信息的捕捉設(shè)備體系，采用即時的信息收集整理相關(guān)體系，第一時間做到準(zhǔn)確評估地層的破壞程度，以期能夠為相關(guān)石油開采單位的快捷平穩(wěn)地開展石油鉆井開采活動給予最大限度地智力支持。

1 石油資源挖掘開采鉆井作業(yè)的發(fā)展歷程

我國是全球較早開始石油資源勘探開采的國家。西漢時代宣帝在位的時代（公元前50-65年），當(dāng)時的百姓就在現(xiàn)今的四川省及陜西省挖掘鹽井的同時認(rèn)識到天然氣的存在，并且將采集到的天然氣應(yīng)用于煮鹽作業(yè)。到了宋代仁宗慶歷時代公元（1040～1047）年，就在現(xiàn)今四川省自貢區(qū)域使用人力頓鉆出裝置打通了“卓筒井”（小內(nèi)徑的井），為此該頓鉆鉆井工藝方法為英國科技?xì)v史方面的權(quán)威專家李約瑟先生（1901～1996）認(rèn)定是中國地質(zhì)勘探開采史上的偉大發(fā)現(xiàn)之一。國際上來講的旋轉(zhuǎn)鉆井開采方式于1902年時面世，我國直到1935年左右著手進口了當(dāng)時比較先進點旋轉(zhuǎn)鉆探設(shè)備，并在現(xiàn)今新疆自治區(qū)某區(qū)域挖掘了若干深度較淺的油井。新中國成立以后，我國石油行業(yè)鉆井解決方案的發(fā)展大體分為4個時代：1949-1958年是行業(yè)初始創(chuàng)建的時代，在此時段內(nèi)我國的相關(guān)石油開采企業(yè)的主要方向是引入及消化吸收蘇聯(lián)等社會主義陣營國家的相關(guān)鉆井設(shè)備和工藝方法，旋轉(zhuǎn)類型鉆井解決方案取得了前期的發(fā)展;（1958～1979）年是行業(yè)步入正軌的時代，經(jīng)過相關(guān)企業(yè)和有關(guān)技術(shù)人員的不懈努力，攻堅克難，初步形成了淺度油井和中等深度油井搭配的鉆井解決方案;（1980～1999）年是行業(yè)開始上升的時期，有關(guān)石油企業(yè)吸取了國外同行的挖掘開采鉆井工藝方法，與此同時，大力發(fā)展自主研發(fā)，初步形成了大深度油井鉆井和多維度精準(zhǔn)油井鉆井配合的石油挖掘開采解決方案，而且開發(fā)了油氣層資源防護工藝方法;2000年以后是行業(yè)開始全方位徹底化進入市場經(jīng)濟模式的時期，在此階段相關(guān)石油開采企業(yè)開發(fā)了小口徑鉆井解決方案、大范圍移動油井鉆井解決方案、水平油井鉆井解決方案、分類油井鉆井解決方案、不平衡油井鉆井解決方案、連續(xù)管型油井鉆井和套管油井鉆井等鉆井方面的先進的解決方案。

2 石油鉆井作業(yè)項目

石油鉆井作業(yè)項目（見圖1）是一類使用相關(guān)的鉆探裝置由地球表面開始沿規(guī)劃的軌跡鉆透若干套巖層從而抵達(dá)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)層（石油氣層或預(yù)先估計的石油氣層），完成石油或天然氣收集出來或者灌入開采作業(yè)所需流體（填充用水、填充用氣、水汽）的恒定通路（即石油氣井），并且在掘進的流程中以及鉆井完工后，同步做完取樣、記錄油井、監(jiān)測油井和檢測任務(wù)，完成勘探、開采和油井鉆探需要的各類相關(guān)信息收集的一項系統(tǒng)的工程。

3 鉆井作業(yè)流程

一口油井從開始挖掘到最終完工，需要通過若干步驟，大體能分為鉆探前、鉆探進程和鉆井完成三個不同過程。鉆探前的前期準(zhǔn)備任務(wù)一般包括：

（1）確定油井位置。負(fù)責(zé)地質(zhì)勘探的相關(guān)人員依據(jù)地形地貌方面或者生產(chǎn)作業(yè)要求方面的需求明確油井底部的位置。如果油井本身的軸線屬于垂直設(shè)定的情況，則井口中心線與油井底部中心始終是處于同一垂線之上，即為豎直油井。假如油井本身軸線方向與垂線發(fā)生偏離，油井口中心點與油井底部中心點不在同一條垂線之上，即為定向油井。

（2）修建道路。相關(guān)油氣公司需要將鉆井所需裝備和物資運抵鉆井現(xiàn)場，因此修建一條合適的道路是必不可少的工作。由于搭載工程機械的車輛的滿載質(zhì)量最高可達(dá)35～45噸甚至更大的質(zhì)量，因此所筑的道路需要滿足通行重載車輛的要求。假如涉及海上鉆井的平臺，相關(guān)工作人員、工程機械與所需物資將由特殊的物資補給船或者直升飛機負(fù)責(zé)運送。

（3）修建油井場地。相關(guān)油氣企業(yè)需要在油井口四周平整并且鋪墊出適當(dāng)?shù)膱龅匾苑奖阕鳂I(yè)進行。油井場地的面積由于鉆機的規(guī)格不同而變化，大型鉆探設(shè)備大約需要（115×85）m見方的場地面積，中鉆探設(shè)備大約需要（105×65）m見方的場地面積，場地一般來講呈矩形，也可以根據(jù)油井周邊實際情況實施調(diào)整。

4 初始信息收集體系

初始信息收集能夠直接地規(guī)定為由一種或者多種源頭采集信息的進程?；驹搭^能夠包含傳感裝置、微機或者另外數(shù)據(jù)信息收集體系。雖然上述初始信息非常完整詳細(xì)，但是這些信息精確度偏低。信息參數(shù)收集解決方案經(jīng)歷長期的不斷進步，不但包含相關(guān)信息的采集，并且也包含相關(guān)信息的管控、作業(yè)、體現(xiàn)及傳送。上述體系由三種非常重要的部件構(gòu)成。

（1）初始信息源頭：被檢測的客觀實際存在的物體或者捕捉到的初始信息參數(shù)。

（2）數(shù)據(jù)參數(shù)輸送：達(dá)成初始數(shù)據(jù)信息從初始源頭至數(shù)據(jù)體系端口的便捷輸送。

（3）數(shù)據(jù)參數(shù)端口：把初始信息參數(shù)分解翻譯或者轉(zhuǎn)化為能夠被主要骨干體系管控的類型。

5 微機操作數(shù)據(jù)信息體系

石油挖掘開采鉆井作業(yè)要求來源于多種多樣各異初始源頭的海量參數(shù)信息。范疇包含地底及地表的參數(shù)信息。所以，從另外的電腦或者相關(guān)參數(shù)信息開采收集裝置獲得參數(shù)信息是比較常規(guī)的。上述參數(shù)信息能夠經(jīng)過很多渠道進行傳輸，但是尤為關(guān)鍵的是數(shù)據(jù)參數(shù)信息收集體系可以互相互聯(lián)互通，特別是由于絕大部分石油開采挖掘企業(yè)均有多種多樣不同的相關(guān)裝置及相關(guān)安裝程序，上述裝置均具備某些特定的功能。某些程序及控制體系均有一類獨自規(guī)劃的軟件來達(dá)成數(shù)據(jù)信息傳送工作，相關(guān)軟件系統(tǒng)在石油開采勘探企業(yè)內(nèi)部體系中能夠順暢的工作，但是在和第三方硬件互聯(lián)互通時卻很難順暢交互連接。相關(guān)石油開采勘探企業(yè)為了應(yīng)對上述這些困難，唯一有效辦法是制定一個開放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，即一套不基于專有或排他性技術(shù)的規(guī)則。協(xié)議應(yīng)該作為一個抽象提供一個高級的傳輸定義。供應(yīng)商可以決定實施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的特定級別;只要遵循特定級別的所有規(guī)則，系統(tǒng)就被視為WITS級別的標(biāo)準(zhǔn)，可確保符合WITS的系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)完整性和傳輸。

6 相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸端口

如果相關(guān)參數(shù)信息經(jīng)過指定的傳送解決方案由初始源頭傳送出去，該數(shù)據(jù)信息需要經(jīng)過特定的端口。端口大體上把初始參數(shù)信息/數(shù)值轉(zhuǎn)化成電信號或者二進制信號，該類型數(shù)據(jù)能夠被信息體系收集。端口充當(dāng)一個高階邏輯值，從而否定了模型中每個組件了解整個系統(tǒng)實現(xiàn)機制的要求。端口技術(shù)對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)至關(guān)重要，它們不僅提供了將數(shù)據(jù)集成到系統(tǒng)中的方法，而且定義了一個可交互式通信模型。

7 處理參數(shù)信息收集體系

石油挖掘開采鉆井作業(yè)參數(shù)信息收集是一類繁雜的參數(shù)信息收集資源及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，不但供應(yīng)邊界數(shù)據(jù)信息的有關(guān)參數(shù)信息源頭作業(yè)及使用軟件，但是也需要促使與實行安全作業(yè)流程。相關(guān)參數(shù)信息應(yīng)用在真實鉆井和管控油氣井及使用軟件研究前提。操控參數(shù)信息收集包含下述部分。

（1）監(jiān)控鉆井?dāng)?shù)據(jù)、鉆井速度、鉆頭質(zhì)量。

（2）監(jiān)控及顯示灌入及作業(yè)流體、速度、品質(zhì)特性。

8 結(jié)束語

綜上所述，二十一世紀(jì)石油采集挖掘鉆井解決方案進步的主要趨勢是達(dá)成石油數(shù)據(jù)的數(shù)字化、機械化及智慧化。我國石油采礦挖掘行業(yè)需要更深層次提升科技進步速率，減少和行業(yè)領(lǐng)先水準(zhǔn)的距離，并且竭盡全力實現(xiàn)達(dá)成石油開采項目的安全、低碳及造價低。鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集是一個復(fù)雜系統(tǒng)，通過建立一個完整實時的鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)鉆井的數(shù)據(jù)化和智能化，從而提供鉆井的管理、評估和分析水平。

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