數(shù)字化時代的鉆井
時間：2018-09-28 16:07
來源：
作者: 張瑜
在數(shù)字世界中，正是軟件推動井規(guī)劃和井建設、工作流程、培訓及安全方面發(fā)生了巨大變化。1965 年，英特爾的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾預測，集成電路上的晶體管數(shù)量每兩年增加一倍。也就是說，他相信計算能力每兩年會翻一番。根據(jù)信息技術(shù)專家組 2015 日公布的一項研究，為紀念摩爾先生預測 50 周年，現(xiàn)在被稱為摩爾定律，計算能力在 1965~2015 年間會增加萬億倍。這意味著今天我們手中的智能手機比二十世紀 80 年代充滿整個房間的超級計算機的能力更大。
在過去的數(shù)十年里，計算能力的進步使得軟件開發(fā)人員能夠構(gòu)建更強大、更復雜的數(shù)據(jù)分析、機器學習和人工智能（AI）工具，這些工具幾乎改變了所有行業(yè)。預測分析幫助航空和電力行業(yè)避免了意外停機。人工智能和機器學習為無人駕駛汽車提供動力。人工智能還被用于改善病歷記錄和天氣預報。在過去的幾年，數(shù)字技術(shù)也開始重塑鉆井行業(yè)。對于鉆井承包商和運營商來說，技術(shù)進步以優(yōu)化操作為目標，通過消除非生產(chǎn)時間和無形損失時間，防止工作人員受傷并使最大限度地保持工作效率。先進的技術(shù)如數(shù)據(jù)分析、人工智能、機器學習和虛擬現(xiàn)實（VR）等也正在改變企業(yè)如何管理庫存的方式，如何確定布井方案和壓裂布置，甚至是如何培訓員工的方式。
德勤公司（Deloitte）能源部負責人 Slaughter 表示，這些先進技術(shù)創(chuàng)造的潛在價值正在以數(shù)十億美元衡量。“可以說它無處不在，從正常運行，到增加生產(chǎn)、預防性維護、物流、供應鏈和更多的鉆機自動化”，因為上游產(chǎn)業(yè)每年要花費大約 5,000 億美元或更多的資金來維持和發(fā)展業(yè)務，即使應用數(shù)字技術(shù)增加 1% 的生產(chǎn)率，每年也可能會帶來高達 500 億美元的收益。企業(yè)越來越多地使用數(shù)字技術(shù)，數(shù)字技術(shù)的成本在下降。傳感器尤其如此，它們是先進的分析及數(shù)字技術(shù)的支柱。Slaughter 表示：“近年來，低成本傳感器確實產(chǎn)生了一些變化，在設備上安裝傳感器，收集相關數(shù)據(jù)，來提高可靠性和提高在該領域的作業(yè)績效，這一直是該行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要組成部分。 ”
然 而， 德 勤 咨 詢（DeloitteConsulting）公司負責人達蒙·瓦卡羅表示，數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅僅關乎技術(shù)，企業(yè)文化和商業(yè)模式也必須跟進。特別是，為了在數(shù)字世界中取得成功， 除了傳統(tǒng)商業(yè)伙伴之外，企業(yè)需要欣然接受更多的協(xié)作，尋找他們以前可能沒有考慮過的商業(yè)伙伴。隨著企業(yè)變得越來越數(shù)字化，這不僅僅是一場技術(shù)比賽，更是一場全面的比賽，要求他們審視自己的運營、 文化以及完成工作的方式。“在數(shù)字世界，企業(yè)需要關注初創(chuàng)企業(yè)，這對鉆井來說是適用的，因為有不同的初創(chuàng)企業(yè)會專注于人工智能和先進分析的。
核心數(shù)字化核心數(shù)字化的主要運營商，殼牌公司將其解釋為利用先進的數(shù)據(jù)分析將現(xiàn)有技術(shù)應用到上游領域現(xiàn)有商業(yè)模式，來提高庫存管理和地震資料解釋。殼牌公司戰(zhàn)略副總裁卡坦德克表示，如果想到數(shù)字化，就會將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可行的見解——轉(zhuǎn)化為金錢。“我相信數(shù)字化將改變我們的產(chǎn)業(yè)并創(chuàng)造價值。 我認為，近海行業(yè)最大的價值在于核心業(yè)務的數(shù)字化——更好地利用現(xiàn)有技術(shù)，帶來價值，創(chuàng)造運營效率。”殼牌公司采用這種方法的一種方式是在地震資料解釋方面，將機器學習應用于高分辨率和 4D 地震數(shù)據(jù)集。當?shù)刭|(zhì)學家手工從這些數(shù)據(jù)集中選出斷層時，這是一個耗時的過程。 “通過使這個過程自動化，地球科學家可以解放出來專注于高價值的活動。”卡坦德克說：下一步是利用人工智能來幫助識別鉆井目標?？纯次覀?nèi)绾巫層嬎銠C選擇我們的下一個探索前景，這不再是幻想了。”
庫存管理是運營商努力更好利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)以優(yōu)化性能的另一個領域。 殼牌公司開發(fā)了一種分析工具，可以查看資料，比如某一特定設備的訂單和裝運，以確定需要存儲哪些設備，以及應該提供多少備件。確保必要的組件總是可用，還可以幫助優(yōu)化維護計劃，防止由于部件等待而導致的延遲和停機。這種方法已經(jīng)允許運營商降低墨西哥灣的庫存成本。“通過擴大規(guī)模并在全球范圍內(nèi)工作，我們可以節(jié)省數(shù)億美元的成本”卡坦德克說。在下游領域，殼牌公司已經(jīng)超越了核心業(yè)務的數(shù)字化，采用新技術(shù)來創(chuàng)建新的商業(yè)模式。例如，該公司已開發(fā)一個數(shù)字平臺，用戶可以通過這個平臺訂購汽油，將其運送到家庭或工作場所，而不必在加油站加油。他表示 :“我們可以在上游領域做一些類似的事情，創(chuàng)建一個近海優(yōu)步 （Uber） ， 當需要船只時，它就會出現(xiàn)在那里。”為 了 開 發(fā) 與 計 算 技 術(shù) 同 步 的解決方案，殼牌公司正將其所謂的“最小可行產(chǎn)品方法”應用到數(shù)字項目中。
AI 應用于地下
在庫存管理和預測維護等領域，在采用數(shù)字技術(shù)方面取得了相當大的進展，企業(yè)可以借鑒其他行業(yè)的經(jīng)驗。“無論在零售行業(yè)還是汽車行業(yè)，都可以使用類似的人工智能工具來儲存庫存”地球科學人工智能公司 Quantico 能源解決方案的首席執(zhí)行官 Barry Zhang 說。另一方面，有些挑戰(zhàn)對于鉆井來說是獨一無二的，比如描述正在鉆探的油井的巖石性質(zhì)。“但是，如何在深水區(qū)盡可能地鉆出那口井，或者如何在得克薩斯州西部盡可能地鉆出那口井呢？這不能指望其它領域。Quantico 推進人工智能的開發(fā)，以描述地下和巖石的特性，從而優(yōu)化鉆井效率和壓裂布置。
該公司將專有的人工智能算法用于鉆井過程中收集的數(shù)據(jù)，存儲在 電 子 鉆 井 記 錄 儀（EDR）， 以及操作人員提供的歷史現(xiàn)場數(shù)據(jù)和Quantico 先前的現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)，生成描述巖石性質(zhì)（包括剪切、壓縮和密度）的測井曲線。使用人工智能算法創(chuàng)建的測井與使用傳統(tǒng)測井工具生成的測井，具有相同的精度。2017 年，某石油巨頭將基于 AI 測井的精度與深水隨鉆測井的精度相一致。然而，由于測井是通過分析已收集到的數(shù)據(jù)生成的，所以操作員不需要鉆井時下入 LWD 工具。迄今為止，該技術(shù)已在 150 多口油井中得到應用，主要是在美國大陸上，還有墨西哥灣深水區(qū)和北海地區(qū)。
近來，該公司一直在推出實時鉆井服務 QDrill。它分析 EDR 的伽 馬 射 線、 測 量 和 資 料， 如 鉆 壓（WOB）和鉆速（ROP），以確定地層的無側(cè)限抗壓強度（UCS）和進入鉆機的單位機械能（MSE）。UCS 是破裂巖石所需要的能量。如 果 鉆 井 效 率 高， 用 于 鉆 井 平 臺（MSE） 的 能 量， 應 該 會 與 UCS的趨勢類似。換句話說，可以應用破裂巖石的能量和旋轉(zhuǎn)鉆柱所需的能量。如果 MSE 和 UCS 不同步，這就意味著鉆機沒有有效地鉆井，這可能意味著鉆井功能不正常，或者鉆頭和刀具可能出現(xiàn)過早磨損。
這些信息可以幫助司鉆做出實時決策，比如為了保護鉆頭而減慢速度，或者在不堅硬地層的井段加速，這樣高速鉆井不會造成低效。“如果司鉆無法實時看到巖石上實際發(fā)生的情況，那就相當于根據(jù)方向盤和懸掛的感覺駕駛汽車，而看不到路面。展示巖石如何隨著人工智能的改變而改變，實際上可以看到道路。QDrill 服務使用人工智能提供關于 UCS 和 MSE 的實時數(shù)據(jù)，附加服務還可以通過應用人工智能來確定如何調(diào)整 WOB 或 RPM 等參數(shù)，從而為司鉆提供如何更有效地鉆井的建議。
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