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人工智能在石油工程领域应用及影响刘伟;闫娜【摘要】人工智能在石油工程领域的研究应用已有几十年历史,应用范围渗透到从管理到勘探开发施工现场的各个环节.SPE专业数据库调查显示,从2000年开始,石油工程领域对AI保持了较高的研究热情,2010年之后公开发表的研究文章数量大幅增长.在管理领域,基于AI的智能工作流,形成了多学科、多环节协作的工作平台;基于AI的专项管理工具已替代部分人类员工;基于AI的资产管理工具提供了更高效准确的预测性维护.多种AI分析方法在地震资料分析中的应用,为更精确钻井提供了坚实基础;在钻井设计和施工中的应用,促进了钻井自动化和更安全、更高效;在油藏开发中的应用,促进油田在整个生命周期的产出最大化.通过剖析油公司、油服公司的成功应用案例,分析AI对石油工程领域的工作效率、投资效益、公司组织结构及流程、行业竞争态势的潜在影响,并针对AI大规模商业化应用所面临的可信任程度、数据保密性等主要障碍,提出了及早谋划相关技术研发和储备、攻关可解释型人工智能技术、推动行业数据标准化管理等应对措施.【期刊名称】《石油科技论坛》【年(卷),期】2018(037)004【总页数】9页(P32-40)【关键词】人工智能;石油工程;大数据;自动化;黑箱【作者】刘伟;闫娜【作者单位】中国石油集团工程技术研究院有限公司;中国石化石油工程技术研究院【正文语种】中文【中图分类】F273.1;F416.2Gartner公司在界定及分析颠覆性技术方面具有丰富经验，在其2017年发布的报告中显示，人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)类新兴技术在成熟度曲线上快速移动，正处于曲线的巅峰位置，与之相适应的数字化平台类技术在曲线上处于上升期，与之相匹配的商业生态扩展类技术区块链等技术有望在未来5～10年产生变革性影响。
美国国会下属的政府问责局(GAO，前身是美国总审计局)对AI的发展前景进行专题调研，认为即使人工智能技术停止前进，由今天的人工智能引发的变革仍将产生广泛而深远的影响[1]。
2012年OTC评选的13项新技术2012年4月30日-5月3日，钻井工艺研究所刘伟参加了2012年海洋技术会议（OTC，offshore technology conference）。
2012年海洋技术会议共评出13项新技术，分别来自12家公司，即: Baker Hughes，ClampOn，Halliburton，Dockwise，FMC，Technologies，Petrobras，Halliburton，Reelwell AS，Schlumberger，ShawCor，Tesco 和Versabar。
新技术的评选标准如下：1）进入市场或者公开发表不超过2年；2）具有革命性、原创性、开创性；3）进行了全尺寸应用或者成功模型试验，证明技术可行；4）具有广阔市场前景；5）对现有技术具有显著影响，存在巨大商业利益。
OTC会议评选的13项新技术详细描述如下：一、实时海底腐蚀-磨损监测Clampon公司因海底腐蚀-磨损监测（CEM，Corrosion-Erosion Monitor）获得奖项，该技术可以实时监测和计量大面积的管道和其他金属结构壁厚的变化。
CEM为操作者提供潜在的灾难性故障的早期警告，有效帮助操作者根据条件检测的变化执行新的操作。
该监测器可以改装现有结构进行安装或预先安装在管道外面，提供2米以上管道的磨损率。
二、实时井下通讯系统贝克休斯公司因TeleCoil井下通讯系统获得奖项，该技术提供了实时井下信息，并最大可能地消除连续油管的干扰，保证深度精度同时优化井下过程效能。
系统可灵活配置，如：连续油管传输、实时电缆测井和钻井作业。
通过消除干扰和整合测井作业，最大可能地减少现场设备和人员的要求。
该系统采用标准连接件，使用机械和电子快接头快速连接到底部钻具组合，在井口连接仅需要几分钟即可完成。
在地面，一根导线连接至数据采集系统，完成井下信息分析处理及绘图。
三、大尺寸旋转井壁取芯贝克休斯还因MaxCOR旋转式井壁取芯装置获得一奖项，它可获得比单位长度长度岩芯多225%的岩芯体积，提高了储层岩石和流体的分析精度。
钻井液技术新进展摘要：钻井液技术的革新对加强石油勘探开发，提高石油采收率具有重要作用。
本文介绍了国外钻井液技术的新进展，包括井壁稳定、防漏堵漏、抗高温钻井液、提高机械钻速的钻井液、低密度钻井液流体、储层保护等技术，同时介绍了国内钻井液技术的相关进展，通过分析比较，指出开发新型钻井液技术的关键在于研发新的处理剂，为钻井液技术的发展指明了方向。
关键词：水基钻井液；油基钻井液；钻井液处理剂；纳米技术油气井工作液指在钻井、完井、增产等作业过程中所使用的工作流体，包括钻井液、钻井完井液、水泥浆、射孔液、隔离液、封隔液、砾石充填液、修井液、压裂液、酸液及驱替液等。
近年来，钻井液在保障钻井井下安全、稳定井壁、提高钻速、保护储层等方面的作用日益突出，随着当前复杂地层深井、超深井及特殊工艺井越来越多，对钻井液技术提出了更高的要求。
为此，国内外对应用基础理论和新技术方面进行了广泛的研究，取得了一系列的研究成果和应用技术，有效的解决了钻井过程中迫切的难题，并为钻井液技术的进一步发展奠定了基础指明了方向。
本文在调研近几年国内外钻井液新技术的基础上，对国外和国内钻井液技术的新进展分别进行阐述[1-3]。
1国外钻井液技术新进展1.1井壁稳定技术1.1.1高性能水基钻井液技术国外各大钻井液公司均研发了一种在性能、费用及环境保护方面能替代油基与合成基钻井液的高性能水基钻井液（HPWM）代表性技术有M-I公司的ULTRADRIL体系、哈利伯顿白劳德公司的HYDRO-GUADRTM体系[4-5]。
该钻井液体系中，聚胺盐的胺基易被黏土优先吸附，促使黏土晶层间脱水，减小水化膨胀；铝酸盐络合物进入泥页岩内部后能形成沉淀，与地层矿物基质结合，增强井壁稳定性；钻速提高剂能覆盖在钻屑和金属表面，防止钻头泥包；可变形聚合物封堵剂能与泥页岩微孔隙相匹配，形成紧密填充[6]。
在墨西哥湾、美国大陆、巴西、澳大利亚及中国的冀东、南海等地的现场应用效果表明，高性能水基钻井液具备抑制性强、能提高机械钻速、高温稳定、保护储层及保护环境的特点[7-8]。
钻井新技术及发展方向分析1 钻井技术新进展1.1石油钻机钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。
近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。
主要进展有:(1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。
(2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。
(3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。
1.2随钻测量技术1.2.1随钻测量与随钻测井技术21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。
与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。
由于该技术的市场价值大,世界范围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。
1.2.2电磁波传输式随钻测量技术为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。
1.2.3随钻井底环空压力测量技术为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling, APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。
近年测井技术新进展及测井行业发展趋势王丽忱;甄鉴;陈冬炜【摘要】近年全球测井行业持续稳定发展,技术进展集中表现为传统技术的性能提升、新型技术的系列完善,以及前沿技术的探索研究等.成像测井、核磁共振测井、地层测试及油藏监测等领域取得了显著进展,具体表现在电缆测井测量精度大幅提升,随钻测井系列不断完善,探测深度和数据传输率逐步提高,地层测试与采样技术优化升级,光纤监测技术快速发展等.未来测井行业发展主要趋势:国际先进测井技术仍将以大型测井服务公司引领为主;随钻测井技术向纵深发展;测量系列日趋完善;地层测试技术需求不断增加,未来应用范围广阔;测井解释评价软件向多学科一体化方向发展,更重视油气藏综合评价;测井基础理论方法研究力度加大,分析技术与手段日益丰富.【期刊名称】《国际石油经济》【年(卷),期】2015(023)009【总页数】7页(P50-56)【关键词】电缆测井;随钻测并;地层评价;光纤监测;岩石物理【作者】王丽忱;甄鉴;陈冬炜【作者单位】中国石油集团经济技术研究院;中国石油渤海钻探工程有限公司第二钻井分公司;神华和利时信息技术有限公司【正文语种】中文作为油气勘探的重要手段之一，测井技术具有分辨率高、连续性强、节约成本等优势。
随着油气勘探开发向着更深更复杂储层的推进，常规测井技术逐渐难以满足当前地层评价的需求。
对此，越来越多的石油公司和服务公司致力于改进、提升测井探测和评价能力。
经过近年不懈地研发和试验，成像测井、核磁共振测井、地层测试及油藏监测等领域已取得显著进展[1]。
当前，全球油气行业正处于调整期，国际油价低位震荡，石油需求增速放缓，技术服务市场竞争激烈，全球测井行业受这些因素影响，出现了新的趋势和动向。
本文通过梳理近年测井技术新进展，研判全球测井行业发展趋势，以期更好地把握测井技术的未来发展动向[1-3]。
1.1 电缆测井测量精度大幅提升，功能得到扩展近年来，电缆测井技术进入平稳发展期，虽未推出革命性的系列技术，但在原有电、声、核等测量原理的基础上，发展了许多新的测量方法、新技术和新工艺，电缆测井技术的测量精度得到大幅提升，功能也越来越完善。
1. 细粒沉积岩形成机理研究有效指导油气勘探随着数字露头、矿物元素分析QEMSCAN、水槽模拟实验、成像测井等先进技术的广泛应用，二十一世纪以来，细粒沉积学在细粒沉积过程模拟、泥页岩成岩作用与精细表征等方面取得重大进展，加深了细粒沉积岩形成机理与分布的认识。
细粒沉积水槽模拟实验揭示了纹层状页岩主要是由流体搬运形成，而并非传统认识的缓慢沉降形成，创新了页理的形成机理；现代考察与水槽模拟发现细粒沉积快速埋藏能有效保存大量有机质，指出长期水体分层并非是黑色页岩形成的必要条件，黑色页岩可以在较浅的陆缘海广泛分布；矿物元素分析技术能精细识别泥页岩的矿物含量和沉积组构，成像测井技术可以有效识别泥页岩的孔隙特征；地下状态的成岩过程模拟揭示了泥页岩渗透率的各向异性与原始有效应力的关系，模拟了页岩油气储量的衰减模型。
细粒沉积岩作为烃源岩不但控制了常规油气藏的形成与分布，而且与致密油气、页岩油气等非常规油气资源紧密相关。
国外海相细粒沉积岩形成机理与岩石组构的创新性认识，拓展了油气勘探领域，推动了北美地区非常规油气的勘探进程。
2. CO2压裂技术取得重大突破储层改造技术已经成为低渗、超低渗油气藏和致密油气藏等非常规油气藏有效开发的关键技术，水力压裂是目前储层改造技术的主体。
由于其自身特点，水力压裂存在对水敏/水锁性储层伤害大、耗水量大、环保矛盾突出等缺陷。
近年来，CO2压裂技术的发展和进步，有望成为解决这一问题的重要途径之一。
CO2压裂技术源于北美，已经从早期的CO2增能伴注压裂和CO2泡沫压裂发展到CO2干法加砂压裂技术。
CO2干法压裂技术的主要特点是用液态CO2代替常规水基压裂液，技术难点是带压密闭条件下输砂、液态CO2黏度改性和施工装备配套等。
美国贝克休斯公司已经开发出成套技术与装备，现场应用3000余井次，在强水敏/水锁非常规油气藏中增产效果显著，同比单井产量提高50％以上。
其中美国Devonian页岩气藏采用CO2加砂压裂改造后，9个月后产量相当于氮气压裂井的2倍，相当于CO2泡沫压裂井的5倍；美国泥盆系页岩15口压裂井进行对比试验，生产37个月后，用CO2加砂处理井的单井产气量为CO2泡沫处理井的4倍，为氮气处理井的2倍。
国内外页岩油钻井工程关键技术调研报告世界石油工业正在从常规油气向非常规油气跨越。
致密油和气是储集在致密砂岩或灰岩等储集层中的石油和天然气，油气经历了短距离运移，目前页岩气已成为全球非常规天然气勘探开发的热点，页岩油的相关研究也正在兴起。
致密油（页岩油）的商业化突破具，有三大战略意义：①延长石油工业生命周期，突破传统资源禁区和成藏理论，增加了资源类型与资源量；②引发了油气科技革命，推动整个石油工业理论技术升级换代；③改变了全球传统能源格局，形成以中东为核心的东半球“常规油气版图”，以美洲为核心的西半球“非常规油气版图”，影响世界发展秩序。
2005年-2010年北美在Barnett、Haynesville、Marcellus、Eagle ford等主要页岩气盆地开始大规模勘探开发，引发了一场页岩气技术革命，让美国天然气年产量重上6000亿方以上。
2010年将页岩气开发技术规模应用到致密油开发，比较典型的是Bakken页岩油：普遍采用超长水平井开发（水平井段长度达3000米左右），2016年巴肯致密油年产量超过3000万吨。
2014年下半年国际原油价格出现暴跌，并持续低位运行。
油公司和油服公司共同致力于“提高单井产量和降低建井成本”，引发了北美页岩油气的第二次革命。
图1-1 北美地区页岩油气产区目前，国内页岩油开发已经起步，并且取得一定的进展，但在理论技术革新和钻探技术换代上，依然处于摸索阶段，并未形成成熟的钻探配套技术。
（1）国外技术现状国外致密油的开发技术的最高水平，应属北美地区。
水平井钻井及多级压裂技术广泛应用促使北美形成致密油、页岩气比翼齐飞的局面，油气产量突飞猛进。
然而，随着经济发展的减缓，美国天然气价格持续低迷，越来越多的公司发现干气业务已难以维系公司盈利的需求。
2008 年以后，页岩气开发技术在致密油开发中的应用也取得了成功。
作业公司发现，从事致密油甚至湿气生产能够获得更高的收益。
鉴于此，越来越多的北美作业公司开始削减页岩气业务，将更多的资金和精力投入富含液态烃的致密区带。
