油田优快钻井高效决策支持关键技术研究

前言：

在油气资源勘探开发难度不断加大的背景下，钻井工程已逐渐由浅层、常规地质条件向深层、超深层和复杂构造区域延伸。这种转变对钻井技术的效率、安全性以及成本控制提出了更高要求。构建高效的决策支持系统成为必然趋势。该系统通过融合人工智能、大数据分析与优化算法，能够在参数实时调控、风险智能预警以及方案科学决策等方面提供全方位支撑。

1.钻井参数实时优化

在油田优快钻井过程中，钻井参数的科学设定与动态调整是保障效率与安全的关键。传统的参数优化依赖人工经验和静态模型，往往存在反应滞后、适应性不足的问题，难以满足复杂地层环境下的实时需求[1]。因此，基于人工智能的参数实时优化技术逐渐成为研究热点。基于强化学习的钻井参数自适应优化为突破口。通过构建以钻压、转速、泵压等为控制变量、机械钻速与井下稳定性为优化目标的智能学习框架，强化学习模型能够在模拟与实钻环境中不断迭代，逐步形成最优策略，从而实现动态自适应调整。该方法的优势在于其探索与利用相结合的机制，可以在面对未知地层条件时依然具备较强的适应性。多目标钻井参数优化模型能够兼顾效率、安全与经济性。钻井过程中，机械钻速提升与井壁稳定性、工具寿命往往存在矛盾，而多目标优化模型通过引入权重系数与 Pareto 解集，能够在不同目标间实现平衡，生成可供选择的最优参数组合。这不仅提升了钻井效率，还避免了因单一目标驱动而导致的风险增加。实时钻井参数调整策略生成为现场应用提供了保障。通过传感器与地面监测系统收集井下压力、扭矩和岩屑特征等数据，实时优化系统可利用快速算法与规则库，生成动态调整方案并反馈至操作层，实现“参数监测—策略生成—执行调整”的闭环控制。钻井参数实时优化技术的研究与应用，不仅推动了优快钻井向智能化方向发展，也为复杂地层条件下的高效钻井提供了强有力的技术支撑。

2.钻井风险智能预警

钻井过程存在井漏、井喷、井塌、卡钻等复杂工况风险，这些风险一旦处理不及时，往往会造成严重的经济损失和安全隐患。如何实现风险的早期识别与智能预警，是优快钻井决策支持体系中的关键环节[2]。首先，钻井复杂工况早期识别与预警是核心。通过建立井下压力、流量、扭矩、转速等多参数的动态监测体系，并利用异常检测算法，对参数波动特征进行实时分析，可以在问题初始阶段发现隐患，从而实现早预警、早干预。相比传统的事后处置，这种方法能够显著提升钻井安全性。其次，基于多模态数据的风险评估模型提升了风险识别的准确度。钻井数据来源复杂，既包括井下实时监测数据，也涵盖历史地质资料与作业记录。通过多模态数据融合与深度学习模型训练，可以实现不同数据维度间的关联建模，对风险发生概率与影响程度进行精准评估。这一方法不仅克服了单一数据维度信息不足的缺陷，还增强了模型的泛化能力与鲁棒性。最后，钻井风险防控策略智能推荐实现了从识别到处置的闭环。依托知识图谱与专家经验库，系统能够在识别出风险类型后，快速调用相应的应对策略，并根据实时数据动态调整防控措施。例如，在检测到井漏风险时，系统可推荐最佳的钻井液性能调整方案或井段加固措施，并提示操作人员实施。借助智能化预警模式，钻井风险得以在可控范围内被及时化解，为优快钻井的顺利进行提供了安全保障。

3.钻井方案智能决策

在优快钻井的整体实施过程中，科学合理的钻井方案是确保高效与安全的前提，而方案的制定往往涉及工艺流程、工具选择与作业计划等多个环节，具有高度复杂性和不确定性。智能决策技术的引入，为钻井方案优化提供了新的解决思路[3]。首先，钻井工艺方案优化与选择是决策支持的首要任务。通过建立多维度评价指标体系，将机械钻速、井壁稳定性、井眼轨迹控制和经济成本等因素纳入综合评价，利用多目标优化算法生成候选工艺方案，并通过专家系统筛选最优解。这种方法不仅提升了方案选择的科学性，还减少了人为经验的局限。其次，钻井工具选型与配置优化是提高作业效率的重要保障。不同井段、不同地层条件对钻头类型、钻具组合和稳定器配置有不同需求。通过大数据分析与仿真模拟，可以预测各类工具在特定条件下的性能表现，从而实现工具选型与配置的最优组合。这不仅延长了工具寿命，也降低了非生产时间。最后，钻井作业计划智能排程为方案执行提供了时间与资源保障。传统排程方法难以兼顾地质不确定性与资源配置需求，而智能排程系统通过引入遗传算法、蚁群算法等智能优化方法，能够在复杂约束条件下生成高效的作业计划。系统还可根据实时施工进展进行动态调整，保证钻井方案的可行性与灵活性。钻井方案智能决策技术为优快钻井提供支持，有助于实现油田开发的降本增效与安全高效目标。

结语：

综上所述，优快钻井作为油田开发的重要战略技术，其高效实施离不开科学的决策支持体系。从实践层面看，参数实时优化使得钻井能够在动态地层条件下保持高效与稳定；风险智能预警有效提升了复杂工况的早期识别能力，为安全作业提供了保障；方案智能决策则在工艺、工具和排程层面实现了多目标平衡，推动了钻井工程整体效率的提升。

参考文献：

[1]陈真.渤海油田优快钻井高效决策支持关键技术[J].海洋石油,2025,45(02):89-93.

[2]李仲林.塔河油田优快钻井技术研究[J].石化技术,2025,32(05):73-75.

[3]张文慧.吉林油田双阳区块致密油水平井优快钻井技术[J].石油和化 工设备,2024,27(09):175-178.