近日，在西南页岩气开发“主战场”涪陵工区，复兴区块兴页L198-6-1HF井成功钻至井深5290米。该井水平段长2501米，钻井周期仅18.9天，再次刷新复兴区块钻井周期最短纪录。
江汉油田、经纬公司、工程院、江汉石油工程等单位通力协作，积极应用深度融合AI和大数据等前沿技术的RTOC（远程技术支持系统）、“Idrilling应龙”科学钻井等优化系统，给钻井植入智慧大脑，让钻井从传统的经验钻井转向科学钻井。
□本报记者 夏 梅 通讯员 王 帅 林安国
井眼轨迹、地层压力、钻头状态如何，钻井参数是否合理……7月7日，江汉油田一体化钻井决策中心办公室内，来自江汉油田、工程院、经纬公司等单位的钻井优化专家正对焦页4-Z6HF井进行跟踪，后台系统实时分析计算，并给出优化建议。
传统钻井模式正经历着一场深刻的智能化变革。随着油气勘探不断向深层和复杂构造区推进，钻井难度持续攀升，钻探对象更多的是“难啃的硬骨头”，传统依靠人工的经验钻井面临更多挑战。江汉油田积极应用深度融合AI和大数据等前沿技术的RTOC（远程技术支持系统）、“Idrilling应龙”科学钻井等优化系统，给钻井植入智慧大脑，让钻井从传统的经验钻井转向科学钻井。科学钻井系统应用以来，助力机械钻速同比提升33.2%，平均钻井周期缩短18.1%，复杂故障处置时间缩短31.8%，实现安全高效钻进。
打破经验桎梏，科学钻井
兴页L198-6-1HF井钻进中，江汉油田与经纬公司合作创新采用“应龙”三维井眼清洁模型对携岩指数、摩阻系数等多维参数进行量化评估，替代传统的“短起下”清洁方法，在保护钻头、旋导仪器的同时，直接节约短起下钻时间近5天。
“之前每钻进500米就要短起下钻，是为了减少岩屑堆积，保持井眼平滑。”江汉油田一体化钻井决策中心副总工程师易争利解释，因为地下情况未知，施工人员只能通过短起下钻的方式来确认井眼通畅情况。
现在系统捕捉的钻井液流速、密度、循环压力等参数，汇入“应龙”系统后生成三维井眼清洁模型，井眼通畅度一目了然，现场施工人员可以科学减少“短起下”工序。
地下情况就像“黑匣子”，以前施工更多的是依靠技术人员的经验，经验积累周期长、不确定性强。智慧钻井更像是模拟技术人员的大脑，通过大数据分析，直接将技术人员的成熟经验、大脑思维搬到模型上，形成钻井的“最强大脑”，现场施工人员随用随取，加快经验、技术的固化，以及推广节奏。
以强化参数为例，以前认为钻压越大打得越快，整个工区采取“蛮力破岩”的方式，即高钻速、高钻压、大排量。应用科学钻井系统后，江汉油田和工程院的技术人员对实时数据进行回顾分析，发现钻压超过临界值后，钻头磨损速度将陡增，钻头寿命大幅缩短。“超压钻进看似节省时间，但是更换钻头起下钻要花更多时间，反而影响钻井速度。”易争利说。有了新认识，涪陵工区迅速推广采用优化参数的钻井方式，减少钻头磨损，延长钻头寿命，提高单趟钻进尺。
常规钻井在一个开次结束后，要下钻具进行通井作业，确保井筒通畅后再下套管。“现在利用科学钻井系统，可以实时跟踪钻进过程中的各项数据，通过对井下摩阻、下钻速度等具体数据进行分析，能够提前预判井筒通畅情况，减少通井作业这道工序，平均单井可节约20多个小时的作业时间。”科学钻井系统优化工程师肖俊表示。
“这不仅是工具升级，更是认知跃迁。”易争利总结道。当老师傅们的经验被转化为可复制的算法，地下“黑匣子”也通过数据流变得透明可视，让钻井更加科学智慧。
智能预测风险，安全钻井
“红页16-7HF井预测3568-3623米井段存在坍塌风险，建议钻井液中封堵材料保持20%浓度。”“红页10HF井预测5769~6214米井段有坍塌风险，钻井液中封堵材料不低于20%浓度。”7月5日，工程院技术人员通过AI系统分析钻井数据，对第二天重点井的地质风险进行预测，并给出预防措施。
据产能建设管理中心油田专家秦文斌介绍，像这样的地质风险预测，今年已经做了数百次。
红星区块地质构造复杂、裂缝发育，传统钻井常因井壁坍塌、钻井液漏失导致复杂时效高。为攻克这一难题，该中心构建了智能化预警体系，每日录入随钻伽马、声波等63类实时参数，结合历史井震数据，建立133个核心算法对大数据进行分析，实时跟踪井眼轨迹在地层中的位置和井周存在的潜在地质风险，超前预测前方500米目的层漏失等复杂地质风险。
“以前是人工预测，精准度低，现在运用AI手段就像是智能导航，前方哪里有坑、怎么绕开，都能精准预测。”秦文斌说。红页3-4HF井钻进至井深6734米，提前50米预测“蚂蚁体”，通过调整钻井液密度有效预防井漏复杂。
钻井液密度安全窗口控制是关键挑战。“红星区块安全窗口窄，低于下限会垮塌，超过上限则漏失。”该中心钻井专家代永波说。为此，技术人员利用已钻井的井震信息创建了坍塌压力、孔隙压力、漏失压力剖面图，指导钻井液密度安全窗口的设定。实钻中，技术人员结合排量、密度等参数实时计算井底ECD（循环当量密度），判断相关钻井参数是否在安全窗口以内，并指导钻井液密度、钻井参数的精细调整，精准管控钻井施工过程中的溢流、漏失风险。
借助智能预测，复杂处置流程从“异常上报→多层会诊”的事后灭火模式，变为提前预控，红星区块复杂时效降低15%，平均钻井周期由2023年的120天缩短至106天。目前该系统已推广应用60余口井，出具优快钻井意见900余条，采纳率87%。
实时优化措施，高效钻井
7月4日，在红页18-2HF井钻进过程中，科学钻井系统AI发出预警，当前钻速低于区块最优水平，并给出了钻压、钻井液排量和黏度的调整建议。现场技术人员立即按照系统推荐调整参数，实施后机械钻速迅速从7米/小时提升至9米/小时。
这并非孤例。代永波介绍，他们树立“打得慢也是异常”的管理理念，AI助手在钻进过程中实时对比区块钻井标杆库，自动推送低速预警，智能推荐最优钻井参数。钻井标杆库里有区块所有钻头平均机械钻速和进尺特征，AI助手自行分析出最佳钻头，并辅助进行钻具组合选型，提高钻井效率。
为进一步提升钻井过程的智能化水平，他们还建立三维数字孪生井筒，将几千米地下钻柱受力、钻头钻动、钻井液性能的变化转化为精准数据，如同精密仪器为钻井施工实时“体检”，形成机械钻速热力图，技术人员可以实时看到井下的工具状态和各种参数变化，并根据变化实时优化分析、调整参数，使机械钻速达到最优。
“热力图用颜色梯度标识钻井能耗效率分布，处于红色高耗能区提示输入破岩能量远大于岩石强度，钻进效率低；处于蓝色低能耗区则提示当前输入破岩能量贴合岩石强度，钻进效率较高。技术人员可以通过热力图算出当前钻头钻进效率，找出相同能耗下取得最优钻井效率的钻井参数和钻具组合。”代永波说。
在兴页L198-6-1HF井钻井施工中，技术人员通过机械钻速热力图实时分析优化钻井参数和钻井液性能，创造了区块钻井周期最短纪录。