數(shù)字化時(shí)代的鉆井
時(shí)間：2018-09-28 16:07
來(lái)源：
作者: 張瑜
在數(shù)字世界中，正是軟件推動(dòng)井規(guī)劃和井建設(shè)、工作流程、培訓(xùn)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(yù)測(cè)，集成電路上的晶體管數(shù)量每?jī)赡暝黾右槐?。也就?/span>說(shuō)，他相信計(jì)算能力每?jī)赡陼?huì)翻一番。根據(jù)信息技術(shù)專(zhuān)家組 2015 日公布的一項(xiàng)研究，為紀(jì)念摩爾先生預(yù)測(cè) 50 周年，現(xiàn)在被稱(chēng)為摩爾定律，計(jì)算能力在 1965~2015 年間會(huì)增加萬(wàn)億倍。這意味著今天我們手中的智能手機(jī)比二十世紀(jì) 80 年代充滿(mǎn)整個(gè)房間的超級(jí)計(jì)算機(jī)的能力更大。
在過(guò)去的數(shù)十年里，計(jì)算能力的進(jìn)步使得軟件開(kāi)發(fā)人員能夠構(gòu)建更強(qiáng)大、更復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能（AI）工具，這些工具幾乎改變了所有行業(yè)。預(yù)測(cè)分析幫助航空和電力行業(yè)避免了意外停機(jī)。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)為無(wú)人駕駛汽車(chē)提供動(dòng)力。人工智能還被用于改善病歷記錄和天氣預(yù)報(bào)。在過(guò)去的幾年，數(shù)字技術(shù)也開(kāi)始重塑鉆井行業(yè)。對(duì)于鉆井承包商和運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，技術(shù)進(jìn)步以?xún)?yōu)化操作為目標(biāo)，通過(guò)消除非生產(chǎn)時(shí)間和無(wú)形損失時(shí)間，防止工作人員受傷并使最大限度地保持工作效率。先進(jìn)的技術(shù)如數(shù)據(jù)分析、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等也正在改變企業(yè)如何管理庫(kù)存的方式，如何確定布井方案和壓裂布置，甚至是如何培訓(xùn)員工的方式。
德勤公司（Deloitte）能源部負(fù)責(zé)人 Slaughter 表示，這些先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)造的潛在價(jià)值正在以數(shù)十億美元衡量。“可以說(shuō)它無(wú)處不在，從正常運(yùn)行，到增加生產(chǎn)、預(yù)防性維護(hù)、物流、供應(yīng)鏈和更多的鉆機(jī)自動(dòng)化”，因?yàn)樯嫌萎a(chǎn)業(yè)每年要花費(fèi)大約 5,000 億美元或更多的資金來(lái)維持和發(fā)展業(yè)務(wù)，即使應(yīng)用數(shù)字技術(shù)增加 1% 的生產(chǎn)率，每年也可能會(huì)帶來(lái)高達(dá) 500 億美元的收益。企業(yè)越來(lái)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(jìn)的分析及數(shù)字技術(shù)的支柱。Slaughter 表示：“近年來(lái)，低成本傳感器確實(shí)產(chǎn)生了一些變化，在設(shè)備上安裝傳感器，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)提高可靠性和提高在該領(lǐng)域的作業(yè)績(jī)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(xún)（DeloitteConsulting）公司負(fù)責(zé)人達(dá)蒙·瓦卡羅表示，數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅僅關(guān)乎技術(shù)，企業(yè)文化和商業(yè)模式也必須跟進(jìn)。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(méi)有考慮過(guò)的商業(yè)伙伴。隨著企業(yè)變得越來(lái)越數(shù)字化，這不僅僅是一場(chǎng)技術(shù)比賽，更是一場(chǎng)全面的比賽，要求他們審視自己的運(yùn)營(yíng)、 文化以及完成工作的方式。“在數(shù)字世界，企業(yè)需要關(guān)注初創(chuàng)企業(yè)，這對(duì)鉆井來(lái)說(shuō)是適用的，因為有不同的初創(chuàng)企業(yè)會(huì)專(zhuān)注于人工智能和先進(jìn)分析的。
核心數(shù)字化核心數(shù)字化的主要運(yùn)營(yíng)商，殼牌公司將其解釋為利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析將現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用到上游領(lǐng)域現(xiàn)有商業(yè)模式，來(lái)提高庫(kù)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(huì)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可行的見(jiàn)解——轉(zhuǎn)化為金錢(qián)。“我相信數(shù)字化將改變我們的產(chǎn)業(yè)并創(chuàng)造價(jià)值。 我認(rèn)為，近海行業(yè)最大的價(jià)值在于核心業(yè)務(wù)的數(shù)字化——更好地利用現(xiàn)有技術(shù)，帶來(lái)價(jià)值，創(chuàng)造運(yùn)營(yíng)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(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于高分辨率和 4D 地震數(shù)據(jù)集。當(dāng)?shù)刭|(zhì)學(xué)家手工從這些數(shù)據(jù)集中選出斷層時(shí)，這是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程。 “通過(guò)使這個(gè)過(guò)程自動(dòng)化，地球科學(xué)家可以解放出來(lái)專(zhuān)注于高價(jià)值的活動(dòng)。”卡坦德克說(shuō)：下一步是利用人工智能來(lái)幫助識(shí)別鉆井目標(biāo)?？纯次覀?nèi)绾巫層?jì)算機(jī)選擇我們的下一個(gè)探索前景，這不再是幻想了。”
庫(kù)存管理是運(yùn)營(yíng)商努力更好利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)以?xún)?yōu)化性能的另一個(gè)領(lǐng)域。 殼牌公司開(kāi)發(fā)了一種分析工具，可以查看資料，比如某一特定設(shè)備的訂單和裝運(yùn)，以確定需要存儲(chǔ)哪些設(shè)備，以及應(yīng)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(hù)計(jì)劃，防止由于部件等待而導(dǎo)致的延遲和停機(jī)。這種方法已經(jīng)允許運(yùn)營(yíng)商降低墨西哥灣的庫(kù)存成本。“通過(guò)擴(kuò)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(shuō)。在下游領(lǐng)域，殼牌公司已經(jīng)超越了核心業(yè)務(wù)的數(shù)字化，采用新技術(shù)來(lái)創(chuàng)建新的商業(yè)模式。例如，該公司已開(kāi)發(fā)一個(gè)數(shù)字平臺(tái)，用戶(hù)可以通過(guò)這個(gè)平臺(tái)訂購(gòu)汽油，將其運(yùn)送到家庭或工作場(chǎng)所，而不必在加油站加油。他表示 :“我們可以在上游領(lǐng)域做一些類(lèi)似的事情，創(chuàng)建一個(gè)近海優(yōu)步 （Uber） ， 當(dāng)需要船只時(shí)，它就會(huì)出現(xiàn)在那里。”為 了 開(kāi) 發(fā) 與 計(jì) 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(yīng)用到數(shù)字項(xiàng)目中。
AI 應(yīng)用于地下
在庫(kù)存管理和預(yù)測(cè)維護(hù)等領(lǐng)域，在采用數(shù)字技術(shù)方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，企業(yè)可以借鑒其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。“無(wú)論在零售行業(yè)還是汽車(chē)行業(yè)，都可以使用類(lèi)似的人工智能工具來(lái)儲(chǔ)存庫(kù)存”地球科學(xué)人工智能公司 Quantico 能源解決方案的首席執(zhí)行官 Barry Zhang 說(shuō)。另一方面，有些挑戰(zhàn)對(duì)于鉆井來(lái)說(shuō)是獨(dú)一無(wú)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(lǐng)域。Quantico 推進(jìn)人工智能的開(kāi)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(zhuān)有的人工智能算法用于鉆井過(guò)程中收集的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 電 子 鉆 井 記 錄 儀（EDR）， 以及操作人員提供的歷史現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和Quantico 先前的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)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(cè)井曲線。使用人工智能算法創(chuàng)建的測(cè)井與使用傳統(tǒng)測(cè)井工具生成的測(cè)井，具有相同的精度。2017 年，某石油巨頭將基于 AI 測(cè)井的精度與深水隨鉆測(cè)井的精度相一致。然而，由于測(cè)井是通過(guò)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(shí)下入 LWD 工具。迄今為止，該技術(shù)已在 150 多口油井中得到應(yīng)用，主要是在美國(guó)大陸上，還有墨西哥灣深水區(qū)和北海地區(qū)。
近來(lái)，該公司一直在推出實(shí)時(shí)鉆井服務(wù) QDrill。它分析 EDR 的伽 馬 射 線、 測(cè) 量 和 資 料， 如 鉆 壓（WOB）和鉆速（ROP），以確定地層的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度（UCS）和進(jìn)入鉆機(jī)的單位機(jī)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(tái)（MSE） 的 能 量， 應(yīng) 該 會(huì) 與 UCS的趨勢(shì)類(lèi)似。換句話(huà)說(shuō)，可以應(yīng)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(jī)沒(méi)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(guò)早磨損。
這些信息可以幫助司鉆做出實(shí)時(shí)決策，比如為了保護(hù)鉆頭而減慢速度，或者在不堅(jiān)硬地層的井段加速，這樣高速鉆井不會(huì)造成低效。“如果司鉆無(wú)法實(shí)時(shí)看到巖石上實(shí)際發(fā)生的情況，那就相當(dāng)于根據(jù)方向盤(pán)和懸掛的感覺(jué)駕駛汽車(chē)，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(shí)際上可以看到道路。QDrill 服務(wù)使用人工智能提供關(guān)于 UCS 和 MSE 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，附加服務(wù)還可以通過(guò)應(yīng)用人工智能來(lái)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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