前沿技术 ｜数字化钻井与地质工程一体化深度融合案例分享

在同客户研究院专家进行多次深入交流和原有三维地质模型精细分析的基础上，进行快速三维地质模型更新以及三维地质力学建模。经分析确认，本设计井位处于储层品质较好的区域，储层厚并且地震属性（波阻抗）良好。经对比研究发现，设计井A靶具备降低靶前距条件，可以通过减少靶前距提高水平段进尺和储层动用程度。

经过对三维地学物性模型沿井轨迹剖面对比发现储层段的中下部物性最好，以云岩为主，主要为II类气层，隔夹层不发育，建议作为水平段的主要窗口。经过多方案对比，优选方案井周物性最好（平均孔隙度增加约1个百分点），有助于沟通储层，提高单井产量。

经过快速三维地质力学建模，沿井周物性最好优化后的井轨迹在水平段着陆段压力梯度变化迅速，存在井壁易失稳风险，同时夹层及裂缝较发育，存在溢漏同层的风险。并给出推荐泥浆窗口。

如何打破地学和钻井工程间的数据壁垒，实现数据定向流通，实现地质工程一体化在钻井设计领域的深度融合？能否将地学研究靶点断层异常高压层等成果直接同步到钻井设计中，减少重复输入可能带来的误差同时提高协作效率？能否将地质力学模型同钻井设计井轨迹整合到一起同步分析井轨迹对井壁稳定性的影响，减少掉块卡钻风险？这些问题都在数字化赋能的钻井设计解决方案DrillPlan中得到解决。在DrillPlan中已经实现将地学的槽口、靶点信息双向同步，将地学储层层位信息，断层分析结果等重要成果同步，将地质力学模型自动分析井壁稳定性随轨迹设计变化，调整井轨迹后自动分析井壁失稳风险，从而优化井轨迹设计。

在钻井设计过程中同工程院协同研究发现本井存在众多问题和挑战，如何高效利用邻井数据，将邻井风险经验进行结构化可视化处理，固化邻井及专家的施工经验，同时结合地质风险和地质力学风险分析，对本井施工风险进行综合分析。

在钻井设计阶段需要对防碰、套管强度、每趟钻的摩阻扭矩和水力进行工程校验，保障钻井施工安全，避免次生危害。传统设计中工程校验只是针对重点井段重要施工进行工程可行性分析，受时间限制而不会对每趟钻进行工程校验，会遗漏相关风险并增大施工过程中不确定性，如果把这些重复性强难度低的工作交由数字化赋能的自动工作流完成，将能在保证设计质量的同时极大提升设计效率，并为后续自动化钻井施工提供了无限可能。

在设计中也需要对设计进行多轮迭代，使用不同的技术方案应对技术挑战，可以快速筛选出费用更低周期更短的设计方案。在基础方案的基础上进行快速迭代，同时将工期及相关费用进行自动生成，便于管理人员进行快速科学决策。

完成设计优化后，如何保证施工严格按照设计执行？就需要对施工与设计偏离情况进行报警，同时针对施工过程中的可能遇到的钻具刺漏、泥浆性能波动、卡钻、井涌、井漏、机械比能等风险进行预测，利用机器学习和经验模型混合算法提供自动智能预警。在数字化赋能的智能钻井监控平台中，引入一维地质力学模型，并通过实时ECD计算，来实现井下第一时间井涌、井漏、井壁失稳风险预警。

如何将钻井设计、传统物理模型、经验模型和机械学习等技术整合到一起，提供综合预警和绩效分析平台，在保证预警的准确率的同时降低误报率是平台高效运行的关键。在项目部的大力支持下，在施工队伍的高度配合下，使用智能监控对作业风险进行监控、智能报警、参数优化建议和绩效分析。使用机器学习算法对立压异常进行报警，发现泥浆性能异常4次，钻具刺漏1次，螺杆，异常1次，钻压传递异常1次；使用机械比能优化钻井参数多次。避免了井涌、井漏、卡钻、钻具刺漏等风险造成的计划外非生产时间，提高综合施工效率，打破二开井段日进尺记录。

经钻后分析发现在地质力学方面，井轨迹有进一步优化空间，减少井壁失稳风险；在综合进尺方面，二开上部作业效率较好，与同区块最快速度保持一致，三开水平段风险高，起下钻较多，单趟钻进尺波动大；单井测试产量远超本地区平均产量，验证了超长水平井的新模式取得显著效果；打破241mm日进尺记录。

在分公司领导、勘探开发研究院、工程院、项目部和钻探公司的大力支持和共同努力下本井在地学研究、实际产量和钻井施工效率上都取得了较大突破。作为当时本区块增储上产第一口超深超长水平井，为后续平台井开发开拓了道路同时为后续井提质提效打下良好基础。

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