自動化與遠(yuǎn)程作業(yè)解決方案應(yīng)對行業(yè)長期存在的挑戰(zhàn)，以提升井場作業(yè)的效率、安全性與可持續(xù)性。這些創(chuàng)新重新定義了油井建設(shè)的可能性，并為業(yè)績表現(xiàn)和卓越運(yùn)營設(shè)定了新標(biāo)桿。石油和天然氣行業(yè)面臨復(fù)雜的運(yùn)營與監(jiān)管挑戰(zhàn)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)提供了答案。
隨著行業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型邁進(jìn)，優(yōu)化井場作業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)變得愈發(fā)復(fù)雜。從油井定位到數(shù)據(jù)交換，如今的能源生產(chǎn)商需要一體化解決方案，以提升決策能力、減少運(yùn)營低效問題并提高安全性。
圖1
圖 1展示了 六大類別助力石油和天然氣作業(yè)實(shí)現(xiàn)更具連通性、高效且自主的未來。
要實(shí)現(xiàn)這些一體化解決方案，需應(yīng)對多項(xiàng)挑戰(zhàn)，才能在井場作業(yè)中收獲數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的益處。這些挑戰(zhàn)包括遺留系統(tǒng)的整合、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的有效管理、勞動力轉(zhuǎn)型以及作業(yè)本身的復(fù)雜性。應(yīng)對這些障礙需要采取一種戰(zhàn)略方法，將技術(shù)創(chuàng)新、強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施以及能夠駕馭數(shù)字領(lǐng)域的技術(shù)熟練的勞動力結(jié)合起來。
一套全面、模塊化且一體化的數(shù)字化油井建設(shè)解決方案套件，能夠借助實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)洞察、自動化以及多學(xué)科間的無縫協(xié)作來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。哈里伯頓開發(fā)了一個生態(tài)系統(tǒng)，能夠彌合傳統(tǒng)作業(yè)與前沿?cái)?shù)字工作流程之間的差距，使作業(yè)者實(shí)現(xiàn)卓越的效率、一致性和透明度。
這一數(shù)字解決方案就是哈里伯頓的 LOGIX™自動化與遠(yuǎn)程作業(yè)系統(tǒng)。
本文探討 LOGIX 自動化與遠(yuǎn)程作業(yè)如何通過結(jié)合數(shù)字解決方案與久經(jīng)考驗(yàn)的工程技術(shù)，在六個類別中創(chuàng)造價(jià)值：油井定位、鉆井性能、井筒完整性、分析與可視化、地面設(shè)備以及數(shù)據(jù)交換。如圖 1 所示，每個類別都有助于石油和天然氣作業(yè)邁向一個更具連通性、高效且自主的未來。
油井定位
在復(fù)雜的鉆井環(huán)境中，精準(zhǔn)度和效率至關(guān)重要。挪威大陸架上最近的一個案例展示了先進(jìn)技術(shù)如何改善作業(yè)成果 —— 機(jī)械鉆速（ROP）提高了 23.4%，井眼彎曲度降低了一半。
圖 2
圖2展示了中東地區(qū)使用 LOGIX™自動導(dǎo)向系統(tǒng)提高了機(jī)械鉆速并減少了起下鉆次數(shù)。通過歷史井?dāng)?shù)據(jù)和實(shí)時(shí)調(diào)整，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了更快的投產(chǎn)時(shí)間，并提高了油井建設(shè)效率。
由數(shù)字孿生技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動的自動導(dǎo)向解決方案，有助于在復(fù)雜條件下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)。為盡量減少人工干預(yù)，這些系統(tǒng)通過高頻數(shù)據(jù)輸入和預(yù)測算法來應(yīng)對多變的井下狀況。
LOGIX™自動導(dǎo)向系統(tǒng)能夠檢測鉆井深度的細(xì)微變化，并調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)以保持井眼軌跡。該系統(tǒng)會跟蹤與附近井眼的距離，并實(shí)時(shí)更新防碰極限，從而降低安全事故風(fēng)險(xiǎn)。
中東地區(qū)的成功案例凸顯了這些技術(shù)進(jìn)步，機(jī)械鉆速提高了10%至15%，起下鉆次數(shù)減少了20%。通過歷史井?dāng)?shù)據(jù)和實(shí)時(shí)調(diào)整，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了更快的投產(chǎn)時(shí)間，并提高了油井建設(shè)效率。如圖2所示，這種方式體現(xiàn)了自動化在應(yīng)對安全問題和挑戰(zhàn)方面的作用。
鉆井性能
鉆井性能在油井交付的穩(wěn)定性方面起著重要作用，需要考慮地層變化、鉆頭狀況和振動測量等因素。
最近，中東的一位客戶在一個非常規(guī)油田進(jìn)行鉆井作業(yè)，該油田的地層具有非均質(zhì)性，包含頁巖、碳酸鹽巖和硬石膏。這些地層導(dǎo)致鉆頭過早損壞，需要多次起下鉆。為解決這一問題，使用了 LOGIX™鉆井性能優(yōu)化器來計(jì)算最佳鉆井參數(shù)，以在互層地層中實(shí)現(xiàn)最大的機(jī)械鉆速。該解決方案有助于降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，并以可靠、可重復(fù)和一致的方式完成油井鉆探。
圖3
圖 3.展示了在中東的一次作業(yè)中，LOGIX 鉆井性能優(yōu)化器顯示，觀察到的鉆井效率下降是由于鉆頭磨損 / 損壞造成的。當(dāng)井底鉆具組合（BHA）提出到地面后，作業(yè)人員證實(shí)鉆頭如算法所預(yù)測的那樣已損壞。該解決方案為作業(yè)人員提供了可靠的決策依據(jù)，減少了鉆機(jī)占用時(shí)間。
在作業(yè)過程中，LOGIX 鉆井性能優(yōu)化器顯示，觀察到的鉆井效率下降是由于鉆頭磨損/損壞造成的。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)警報(bào)通知作業(yè)人員鉆頭完整性突然受損?；跀?shù)據(jù)做出了起鉆的決策，以減少對油井交付時(shí)間的影響。
當(dāng)井底鉆具組合（BHA）提出到地面后，作業(yè)人員證實(shí)鉆頭如算法所預(yù)測的那樣已損壞。該解決方案為作業(yè)人員提供了一個基于可靠數(shù)據(jù)的決策，從而減少了鉆機(jī)占用時(shí)間。
其他案例顯示，與鄰井相比，油井交付時(shí)間縮短了1.5天，鉆井效率和機(jī)械鉆速（ROP）提高了15%。這些成功案例幫助作業(yè)人員通過更快的數(shù)據(jù)驅(qū)動決策和對井下系統(tǒng)的精確控制，實(shí)現(xiàn)了一致且可重復(fù)的成果，如圖3所示。
井筒完整性
維持井筒穩(wěn)定性和優(yōu)化水力性能對高效鉆井至關(guān)重要。像 LOGIX™水力優(yōu)化這樣的先進(jìn)系統(tǒng)，將實(shí)時(shí)流變傳感器測量數(shù)據(jù)與經(jīng)過驗(yàn)證的實(shí)時(shí)水力模型相結(jié)合，以應(yīng)對壓力管理、井眼清潔和起下鉆優(yōu)化等關(guān)鍵因素。
這種數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)建了一個井筒動態(tài)模型，用于模擬壓力、流體特性和巖屑負(fù)荷。該技術(shù)使工程師能夠預(yù)測與當(dāng)量循環(huán)密度（ECD）相關(guān)的挑戰(zhàn)，并促進(jìn)有效的井眼清潔過程。巖屑運(yùn)移算法能提供精確的見解，并充當(dāng) “記錄器”，記錄井中任意位置的流體和巖屑數(shù)據(jù)。
水力優(yōu)化工具與鉆井性能系統(tǒng)協(xié)同工作，以計(jì)算最佳機(jī)械鉆速，并平衡泵速和轉(zhuǎn)速。同樣，起下鉆優(yōu)化工具可確定起下鉆時(shí)最安全、最快的加速度和速度。
這些解決方案減少了非生產(chǎn)時(shí)間（NPT），提高了整體效率。
水力服務(wù)最多可將平均鉆井天數(shù)減少 30%，這對井場作業(yè)產(chǎn)生了變革性的影響。這些技術(shù)進(jìn)步推動了鉆井過程朝著更安全、更可靠的方向發(fā)展。
分析與可視化
在鉆井作業(yè)中，具備可付諸行動的見解是取得成功的關(guān)鍵。先進(jìn)的分析和可視化工具能讓工程師實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)險(xiǎn)并優(yōu)化作業(yè)表現(xiàn)。這些工具運(yùn)用算法對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將復(fù)雜信息以易懂的格式呈現(xiàn)出來，助力快速決策。
自動化與遠(yuǎn)程作業(yè)平臺有一個顯著特點(diǎn)，即 LOGIX™警報(bào)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)無需人工持續(xù)監(jiān)控。它會對警報(bào)信息進(jìn)行情境化處理，對關(guān)鍵事件進(jìn)行優(yōu)先級排序，使遠(yuǎn)程工程師能夠?qū)Ｗ⒂谥匾蝿?wù)。該工具的集成儀表盤能實(shí)現(xiàn)多井可視化，還運(yùn)用事件檢測算法，用可付諸行動的見解取代傳統(tǒng)的趨勢分析。
井筒的 3D 可視化能讓鉆井人員實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場情況。LOGIX 井筒可視化模塊可在同一屏幕上展示井下狀況、流體動力學(xué)以及地下巖性。通過整合屏幕視圖，這一功能簡化了作業(yè)流程，提高了作業(yè)效率。
將實(shí)時(shí)作業(yè)表現(xiàn)與計(jì)劃指標(biāo)進(jìn)行對比也起著至關(guān)重要的作用。自動化鉆機(jī)狀態(tài)引擎會將各項(xiàng)作業(yè)轉(zhuǎn)化為微觀關(guān)鍵績效指標(biāo)（KPI），以幫助團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)低效環(huán)節(jié)并采取糾正措施。這些功能使作業(yè)者能夠在整個鉆井過程中降低風(fēng)險(xiǎn)，保持最佳作業(yè)狀態(tài)。
地面設(shè)備：借助遠(yuǎn)程測井實(shí)現(xiàn)無縫作業(yè)
地面設(shè)備是鉆井、固井和電纜測井作業(yè)的核心支撐。新技術(shù)通過自動化和遠(yuǎn)程操控能力對這些系統(tǒng)進(jìn)行升級，從而在效率和安全方面取得顯著提升。其中一項(xiàng)突出的創(chuàng)新成果是 LOGIX™遠(yuǎn)程測井技術(shù)。該技術(shù)利用數(shù)字孿生技術(shù)，克服了海上作業(yè)以及低網(wǎng)絡(luò)連接環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。
LOGIX 遠(yuǎn)程測井技術(shù)能夠創(chuàng)建電纜測井系統(tǒng)的虛擬副本，使操作人員可以控制井下工具并遠(yuǎn)程獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這減少了現(xiàn)場作業(yè)人員的需求（降低了成本），并最大限度地降低了健康和安全風(fēng)險(xiǎn)（減少了人員數(shù)量）。在諸如地層測試和電纜測井干預(yù)等關(guān)鍵任務(wù)中，能夠無延遲地精確控制工具，其價(jià)值不可估量。
遠(yuǎn)程測井技術(shù)為一位客戶帶來了顯著成效，該客戶在距離井場 500 英里的地方操作地層測試儀，避免了高昂的延誤成本。另一位客戶利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸加快了勘探?jīng)Q策過程，將數(shù)據(jù)處理時(shí)間從數(shù)小時(shí)縮短至幾分鐘。
自動化固井解決方案進(jìn)一步展現(xiàn)了遠(yuǎn)程作業(yè)的潛力。海上項(xiàng)目通常伴隨著高昂的成本和風(fēng)險(xiǎn)，而對海上固井設(shè)備進(jìn)行全面遠(yuǎn)程控制則能使這些項(xiàng)目受益。自推出以來，LOGIX™自動化固井技術(shù)將作業(yè)效率提高了三分之一，并且在超過 400 次作業(yè)中都取得了穩(wěn)定一致的效果。
數(shù)據(jù)交換
圖4
圖 4展示了通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成、機(jī)器學(xué)習(xí)和基于云的平臺，運(yùn)營商可以獲得更穩(wěn)定的結(jié)果并減少對環(huán)境的影響。
鉆機(jī)與辦公室之間的數(shù)據(jù)交換和指令傳輸對于鉆機(jī)作業(yè)至關(guān)重要。為了提高透明度和運(yùn)營靈活性，LOGIX 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)將鉆機(jī)與綜合遠(yuǎn)程中心連接起來。這一功能實(shí)現(xiàn)了從油井設(shè)計(jì)到油井建設(shè)執(zhí)行的全流程對接；能夠匯總并傳輸同步數(shù)據(jù)；還能將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)集成到云端。該服務(wù)讓鉆機(jī)工作人員和內(nèi)部專家之間的信息更加透明，并且使整個鉆機(jī)船隊(duì)都能持續(xù)獲取數(shù)據(jù)。即使在網(wǎng)絡(luò)連接不佳的情況下，該系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力也能確保數(shù)據(jù)順利傳輸至云端。
該系統(tǒng)采用開放地表數(shù)據(jù)宇宙（OSDU）和原生云技術(shù)，在油井設(shè)計(jì)的各個階段整合來自多個渠道的數(shù)據(jù)，為鉆機(jī)系統(tǒng)提供運(yùn)行參數(shù)并推薦操作范圍?；趹?yīng)用程序編程接口（API）的界面體現(xiàn)了開放架構(gòu)原則，使鉆機(jī)系統(tǒng)能夠獲取操作信息。這確保了參與油井建設(shè)過程的每個人都能訪問相同的最新信息。
其成果是：實(shí)現(xiàn)完美執(zhí)行和穩(wěn)定一致的服務(wù)質(zhì)量。
自動化和數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)徹底改變了井場作業(yè)模式。從自動鉆井、水力優(yōu)化到遠(yuǎn)程測井和數(shù)據(jù)交換，哈里伯頓的 LOGIX 自動化與遠(yuǎn)程作業(yè)解決方案成功應(yīng)對了行業(yè)長期存在的挑戰(zhàn)，推動了作業(yè)效率、安全性和可持續(xù)性的提升。通過整合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和基于云的平臺，運(yùn)營商能夠獲得更加穩(wěn)定一致的作業(yè)成果，并減少對環(huán)境的影響。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，這些創(chuàng)新成果重新定義了油井建設(shè)的可能性，為作業(yè)績效和卓越運(yùn)營樹立了新的標(biāo)桿。
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