博鱼技术自动化钻井关键技术自动化钻井关键技术自动化钻井系统自动化钻井关键技术自动化钻井关键技术自动化钻井关键技术自动化钻井关键技术自动化钻井关键技术 2.1 钻机和设备的智能化和自动化：自动进给（钻井）：自1860年代以来研究，西屋公司的第一个自动化专利1935年钻井，1940年代气动钻井控制，1955年出现第一台液压动力水龙头和液压绞盘，具有恒钻压模式、恒进给（ROP）模式、智能优化模式；制动系统：离合器（盘/带）片、比例控制电磁制动器等；井口铁工：“三鹤一牌”机械化；二层平台井口-井架（管架）机械手：上下拉动竖根（钻柱）拉入/推出-扣/挑；循环系统——固控系统：自动监控闭式循环净化系统；自动钻孔关键技术；自动钻孔关键技术；自动钻孔关键技术；自动钻孔关键技术；（SCR，音频语音控制），节流歧管系统；顶驱系统：1970年代布朗公司研制出电驱龙头，现在最好的是美国Varco公司生产的TDS系列，无需打开转盘即可使用顶驱钻孔，如市区操作荷兰等国；用于信息和数据收集、处理的软件和硬件设备，决策、存储、传输、通信、管理等；海洋：半潜式/浮式钻井平台及其专用设备；钻具、管具、钻头等的相应发展。

自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井性能（恶劣环境和地质条件）与经济性合二为一。主要产品有：德国Prostar-2000型自动钻机（钻深7000m）为当代最高水平并已实现商品化；美国NSCO、Apache、Pool等公司生产的A10-32型自动钻机（钻深6100m）；英国S&R公司生产的RD-D型自动钻机（钻深6100m）；挪威和法国也开发了用于中深井的自动钻机；我国宝石厂生产的ZJ70、ZJ90钻机和广汉生产的钻机也正在用于自动钻机的进步。自动钻孔的关键技术是自动钻孔的关键技术。自动钻孔的关键技术是钻孔。就是将钻井后有线测量和传输井下参数的方法改为无线随钻测量和传输的方法。随钻测量是一项重大进展。无线传输方式主要有泥浆脉冲方式和电磁波方式。但它们仍然存在很多缺点：传输参数数量少，传输速率低（10bps），传输距离小（应用井深小），循环液性能有限。2.

博鱼SWD还可以检测钻头前方的地层参数，起到“前照灯和探照灯”的作用。自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 超深井等特殊工艺井要求垂直井的倾角小于1比2成都钻神岩土设备制造有限公司，传统的“防偏矫直”技术无法应对。自 1990 年代初以来，国际上对旋转导向钻具及其系统（RSS）的研究。1990年至1995年，德国首先研究并成功应用了世界上第一台自动垂直旋挖系统（VDS），钻KTB井，深度9101m。1990年代中期，斯伦贝谢（Slb）等多家大公司相继成功研究了PD等RST/RSS系列。2.3 旋转导向钻井和随钻测量控制传输技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 三维井眼轨迹控制的作用，导致了超大位移井的钻进在北海Watchfarm等油田的深度超过12,200米。1996年，中海油使用PD。在XJ24-3-A18井，创造了当时8610m的世界纪录的大位移井。RSS被称为“地钻导弹与制导技术”和“

21世纪初，国际上提出了钻直井的“PV”等工具（“PV”在我国克拉2气田和四川黑池1井租用，日服务费高达1.5万美元，图 4）。RSS还成功地应用于小尺寸油管（98.4-114mm）的侧钻和套管钻井。RSS自身及RSS相关技术在钻井技术上不断取得突破。自动化钻井关键技术，自动化钻井关键技术，自动化钻井关键技术，自动化钻井关键技术控制部分，简称CU），下BiasUnit（机械部分，简称BU）。两者中间还有一个辅助部分ExtensionSub（扩展小节，简称ES），如图4所示。14 为了自主创新，我国从1990年代中期开始对RSS进行理论和实验室实验已经10年了。2002年承担了863项目研制的RSS/MRST，建立了国内第一个SDI。MRSS 是一种调制的全旋转闭环转向钻井系统。当钻柱旋转时，工具的整个外筒和执行器都在旋转，与井筒没有固定点。旋转的巴掌敲打井筒产生可控的转向力来控制轨迹。具有随钻测量、控制、传输、存储等功能。自动钻孔关键技术 自动钻孔关键技术 自动钻孔关键技术 自动钻孔关键技术 自动钻孔关键技术 15MRSS包括三个子系统： 机电一体化智能旋转导向钻具（MRST）以及自计算，由上、下汽轮发电机和电子仓库组成。由稳定平台、液压控制阀和液流分配系统，以及控制和执行转向力的一巴掌组成（图5），具有可操纵和不可操纵两种功能；地面与井下双向闭环通信子系统（图6）；上行通信 MRST的实时信息通过电磁波短程上传到MWD，然后由MWD传输到地面监控中心；下行通信采用有规律的变位移方式下发指令；智能地面监控显示和信息管理决策子系统。

博鱼在过去的几年里，经过理论研究和多次单元测试，已经设计和开发了一个原型（图 7）。在此基础上，可进一步发展自导旋转导向钻井系统。自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 墙地监测系统 地面推压 旋转导向钻孔系统示意图 自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 18 自动化钻孔关键技术 1 -稳定的平台上支撑连接；2-上轴承保护器；3-上涡轮发电机；4-电子仓库；5-扭矩发电机（下涡轮发电机）；6-下轴承保护 7-工作液泥浆过滤装置；8-工作流体控制分配（上下盘阀等）；9-柱塞，销和“拍打”。旋转导向钻井工具3D CAD结构图 自动钻井关键技术 自动钻井关键技术 自动钻井关键技术 自动钻井关键技术 自动钻井关键技术 自动钻井关键技术 20 自动钻井关键技术 自动钻井关键技术 地质导向钻井系统与旋转导向闭环钻井系统相结合；地质和井下工程参数的实时采集和测量，旋转导向钻具和井眼轨迹的实时控制，随钻井底参数闭环上传，控制指令下传，井下与地面同步双存储-显示-分析-处理-决策-钻井作业条件测控传输与存储整体技术；这是实现井下自动钻井的必要技术之一，也是钻井技术的重大变革之一。

该技术不仅成功应用于复杂结构井、海上钻井和垂直钻井（套管钻井）等，占油气行业总进尺的10-15%，而且在煤层气、自然水化等。 非常规油气资源勘探开发。自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 传输功率大小。智能钻柱数据传输速率可达10bps（电钻）、10bps（有线Intellipipe、10根光缆），最高可达1.5610bps。智能油管主要使用光纤。自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 自动化钻孔关键技术 将钢丝缠绕成“三明治”，然后放入钻杆内孔。采用金属管爆燃加衬技术，将适量炸药放入钻杆内管内。同时，为保证内管各部位受到均匀的冲击力，将爆炸力通过特殊介质传到炸药外，引起内管塑性变形和内管弹性变形。钻杆，使内管和“夹层”层紧贴钻杆内壁。

博鱼接头处的埋线技术应使钻杆接头不仅能正常扣合和解扣，而且能在扣合后连接线材。它可以以10bps的传输速率实时双向传输约40个分类参数，同时还可以通过智能钻柱向井下传输电力。自动钻孔关键技术自动钻孔关键技术自动钻孔关键技术自动钻孔在电力线上传输到地面传感器的关键技术。该系统使用直流电进行传输。如果井下硬件需要交流电，可以在井下硬件中添加逆变器 DC/AC。为随钻转向提供技术支持，实时优化和动态诊断，促进井下软硬件电子技术的发展，从而使现代钻井技术智能化。智能钻柱应用是一项系统工程，我国钻井技术在智能化、信息化道路上要加快实现这一重大技术革命。

图 15 显示了智能 SOD 的整体结构设计。电阻率、近钻头电阻率、自然伽马、方位密度、补偿中子密度、中子孔隙度、声波倾角、方位角、工具面角、倾角变化率、方位角变化率等、井底转速、井底扭矩、底井温、井底压力、钻杆录井录井一体化决策控制指令信号上传信号及井下执行系统智能钻头导向工具电动钻具随钻动态诊断与预测优化决策与智能决策在复杂钻井过程中转向控制决策分析和可视化控制随钻地质条件实时确定BHA、转向工具、钻头力学行为分析数据库 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 29 在图 15 中，从井下采集的数据包括地质参数、井眼轨迹几何参数、井下钻井参数和评价参数 4 大类约 40 到 50 个参数. 经过井下数据监测和数字信号处理等初步处理后，利用1000Hz的传输频率，通过智能钻柱上传到地面信息监测处理和可视化系统。地面 CPU 处理的信息随后被发送到 SOD（钻井转向-优化-诊断）集成系统进行决策。SOD系统的主要优点是：（1）随钻实时确定不确定、复杂的地质因素，使地质情况透明化；(2) 随钻实时确定井廓和井眼轨迹的不确定性和复杂性，下达指令，使随钻转向精准控制，井眼轨迹可视化；（3）钻头、BHA、旋转转向 钻具的力学行为和井下不确定工况经过处理后数字显示，供决策者下达指令和控制；(4) 实时调整随钻转向与优化的矛盾，优化钻井过程，可实时预测诊断井下跳、回、粘滑、涡动等复杂情况。垂直和水平振动，定量确定随钻诊断现象的严重程度；自动钻孔关键技术 自动钻孔关键技术 自动钻孔关键技术 自动化关键钻孔技术 31 (5) SOD系统可以兼顾“转向-优化-诊断”的各种要求，可以单独使用，也可以系统化使用。

SOD系统是新一代钻井工程智能决策支持系统。图15显示了基于智能钻柱的钻井信息的采集、处理、决策和反馈可以形成闭环和井下网络；它还展示了地面仪器，例如 SOD 和内存、动态和静态数据库、知识库、专家系统和集成测井工具。关联关系等 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 32 信息技术、网络技术和通信技术是自动化钻井的重要组成部分。很高兴：2004.11。19 Slb 与 M/D Totco 合作，从剑桥 Slb 研究中心（SCR）在线发送变量泵排量远程命令，并远程控制横跨大西洋的德克萨斯州卡梅伦测试中心的钻机。订单的成功执行，首次远程自动化钻井作业（图 16），是一项重大创新。2.6 信息、网络和远程自动化钻井 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 自动化钻井关键技术 33 图16 跨大西洋遥控钻井作业技术 34 智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱必要性智能钻柱：智能钻柱网络系统的原理、功能、优势，网络与Internet/Internet连接，形成油井、作业人员、决策指挥员等学科、部门的立体网络体系，配备机电仪表集成专用硬件和相应软件实现信息化、智能化。，全自动智能钻孔系统，即智能钻孔。

35 智能钻井应使用配备先进辅助设备的电动钻机；智能钻井系统本身主要包括三个子系统：地面电气子系统和地面监控子系统；电子钻柱系统；井下专用电子硬件（工具）和软件子系统。智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱 36 主要功能和优势： 从地面向井下供电，无需使用电池或涡轮发电机等；可以改进井下工具（用于随钻、旋转导向钻具等）结构成都钻神岩土设备制造有限公司，提高其性能，还可以缩短其长度，有利于实现“近钻头”。智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱可应用于各种钻井液，实现地表与井下双向、双工闭环信息的超高传输速率（10bps以上），也解决了问题的气体钻井钻井。流体随钻测量传输彻底解决了现有技术中存在的信息传输滞后问题。37 大约40-50个地质、井眼轨迹、钻井工程参数和井下动态诊断的参数（未来可能会使用更多）可以随钻从井下实时传输到地面，从而极大地发挥作用已成功开发的先进技术在钻井和测井地质导向方面的作用，随钻转向、随钻优化、随钻诊断等，不必受限于传输容量，也不必采用分时传输、数据压缩等应变方式。这也解决了随钻上传和下载信息互不干扰的问题。

智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱实时集成钻井、测井、测井等作业，进行智能同步处理。随钻测井可替代传统的电缆测井作业，简化作业程序。，提高自动化程度，提高时效性，实时优化和智能分析钻井综合成本可降低5%-20% 38 复杂井下动态工况的实时诊断、识别、决策和控制随钻管理命令层显示地层可视化、井筒和钻柱系统可视化、井内流体和流动状态可视化、井眼轨迹可视化。可随钻监测隐患动态变化，分析排除复杂情况，降低风险，保障钻井安全。减少甚至消除钻井事故。（如钻高压气层，特别是高含硫气层时成都钻神岩土设备制造有限公司，可随钻监测井下是否有气淋，气淋程度是否达到井底井喷、井口井涌等临界条件。溢流，从而为操作人员提供科学决策和实时控制的依据，及时将事故消除在萌芽状态；可随钻实时监测和处理井眼轨迹偏差等。) 智能钻井 智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱中可分布39个传感器，实际测量不同工况下钻柱受力是钻柱力学和钻具磨损的研究，以及钻具寿命和钻柱设计。提供重要证据。智能钻柱是研究油井管相关新技术、新课题的重要手段。

例如套管钻井试验研究、伸缩管技术及分支井专用工具等，可随钻跟踪分析力学行为和工况，为研发提供科学依据。例如，该技术还可以在柔性连续油管的开发中发挥重要作用。智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱 智能钻柱 40 智能钻井技术 基于具有自主知识产权的电子钻柱的智能钻井理论与工程应用技术研究。智能钻杆及智能钻井原理、理论、应用、功能及优势。建立地对井电通道和双向通信，与互联网形成立体网络，利用机电一体化和专用软硬件，实现信息化、智能化、自动化的智能钻井系统。41 智能钻井 智能钻井 人类进入21世纪，石油钻完井技术正从机械化、科学化钻井阶段向自动化钻井阶段发展。石油钻探属于地下隐蔽工程，世人认为“入地难比天”，尤其是钻复杂结构井、超深井、超大位移井、深水钻探及特殊工艺时地质条件复杂、超限的井。存在大量异质的、不确定的、非结构的、和非数值问题。解决这些工程“黑匣子”问题，迫切需要信息技术、智能技术和当代高端科技。智能钻井理论与技术将面临困难，快速发展。42 智能钻井概念由来已久。自1980年代MWD技术应用以来，形成了基于泥浆脉冲的随钻测量技术，进入了部分依靠随钻信息进行钻井的新阶段。智能钻井理论与技术将面临困难，快速发展。42 智能钻井概念由来已久。自1980年代MWD技术应用以来，形成了基于泥浆脉冲的随钻测量技术，进入了部分依靠随钻信息进行钻井的新阶段。智能钻井理论与技术将面临困难，快速发展。42 智能钻井概念由来已久。自1980年代MWD技术应用以来，形成了基于泥浆脉冲的随钻测量技术，进入了部分依靠随钻信息进行钻井的新阶段。

博鱼第一代智能钻井不断依托当时先进的钻井信息技术、不断更新的AIES专家系统、不断发展的钻井软件技术和现代钻井工程信息化，将现代等先进技术融入主流石油钻井技术. 智能钻井的发展 智能钻井的发展 第一代智能钻井技术经过近30-30年的积累，发展成为第一代智能钻井。多年的积累已经发展成为第一代智能钻井技术，这是目前在使用的先进主流的钻井技术之一，并且可能会继续开发和应用数十年。第一代智能钻井可能会继续使用数十年。第一代智能钻井技术已经由非常有限的数据传输技术和井下电池供电，技术已经由非常有限的数据传输技术和井下电池供电，涡轮发电机，一些奇特的涡轮发电机已经实现。条件下，取得了一些非凡的成就。成就。43 第一代智能钻井技术 第一代智能钻井技术 然而，MWD本身的几个弱点已经成为制约智能钻井技术的致命“瓶颈”。这些问题主要是：信息上传传输速率仅为10bps左右，信息到达地面延迟时间长，MWD信息下行技术非常不成熟，无法形成闭环，泥浆脉冲传输的信息量极为有限，目前最多只能传输7、8个信息成都钻神岩土设备制造有限公司，在气体（和含气泥浆）钻井时泥浆脉冲信息无效，不能用于气体欠平衡钻井（UBD），限制了UBD的发展和应用。这些技术难题和瓶颈与弱点，以及快速发展的LWD、PWD、GST、RST等技术，由于MWD的限制，必须寻求新一代的井下有线传输技术。44 传统数据传输率 MWD信息下行技术非常不成熟，无法形成闭环，泥浆脉冲传输的信息量极为有限，目前最多只能传输7、8条信息，泥浆脉冲信息在气体（和含气泥浆）是钻井，不能用于气体欠平衡钻井（UBD），限制了UBD的发展和应用。这些技术难题和瓶颈与弱点，以及快速发展的LWD、PWD、GST、RST等技术，由于MWD的限制，必须寻求新一代的井下有线传输技术。44 传统数据传输率 MWD信息下行技术非常不成熟，无法形成闭环，泥浆脉冲传输的信息量极为有限，目前最多只能传输7、8条信息，泥浆脉冲信息在气体（和含气泥浆）是钻井，不能用于气体欠平衡钻井（UBD），限制了UBD的发展和应用。这些技术难题和瓶颈与弱点，以及快速发展的LWD、PWD、GST、RST等技术，由于MWD的限制，必须寻求新一代的井下有线传输技术。44 传统数据传输率 目前最多只能传输7、8个信息，在气体（和含气泥浆）钻井时泥浆脉冲信息无效，不能用于气体欠平衡钻井（UBD），限制了UBD的发展和应用. 这些技术难题和瓶颈与弱点，以及快速发展的LWD、PWD、GST、RST等技术，由于MWD的限制，必须寻求新一代的井下有线传输技术。44 传统数据传输率 目前最多只能传输7、8个信息，在气体（和含气泥浆）钻井时泥浆脉冲信息无效，不能用于气体欠平衡钻井（UBD），限制了UBD的发展和应用. 这些技术难题和瓶颈与弱点成都钻神岩土设备制造有限公司，以及快速发展的LWD、PWD、GST、RST等技术，由于MWD的限制，必须寻求新一代的井下有线传输技术。44 传统数据传输率 以及快速发展的LWD、PWD、GST、RST等技术，由于MWD的限制，必须寻求新一代的井下有线传输技术。44 传统数据传输率 以及快速发展的LWD、PWD、GST、RST等技术，由于MWD的限制，必须寻求新一代的井下有线传输技术。44 传统数据传输率