在科技浪潮汹涌澎湃的当下，数智化已成为拉动各行业变革的强劲引擎。石油工程行业亦置身于这场深刻的数智化转型浪潮中。数智化技术赋予了石油工程精准感知的“眼睛”，让地质数据的获取与分析更为精确，助力勘探开发事半功倍；搭建起高效协同的“桥梁”，让各部门、各环节间的信息流通顺畅无阻，有效提升工作效率；提供了智能决策的“大脑”，基于海量数据与先进算法，为工程规划、风险预判等提供科学依据。石油工程数智化转型，不仅是技术的升级，更是理念与战略的革新，是石业在新时代保持竞争力、实现可持续发展的必由之路。本版介绍了中国石化部分石油工程企业在数智化转型方面的探索与实践，敬请关注。

  “一键式”管柱自动化操作系统在集成控制的基础上，串联固定作业流程，替代人工指挥钻机运行，实现设备并行联动及流程自动化，操作方式简单，可通过最优路径规划实现多机协同联动，提高起下钻作业效率。

  钻井管柱自动化处理系统由多套单元设备组成，通过各设备联动实现钻进、起下钻、下套管等过程中管柱输送与运移的自动化，可大幅度降低现场施工劳动强度、提高现场自动化程度，助力实现本质安全。

  司钻集成控制管理系统是整个钻井自动化的核心和纽带，可对钻机设备做集中管理，实现动作轨迹控制、联动互锁，在保证现场施工安全的同时提高作业效率。

  智能坐岗系统是一种井控溢流漏失监测报警装置，主要由数字化液位计、智能坐岗一体机、灌浆泵控制设备等组成，具有液位与钻井工程参数集成展示、工况智能识别及分工况溢漏报警、起钻自动灌浆下钻自动倒浆、自动生成坐岗报表等功能，具有针对性强、误报率低、操作简单便捷等特点。

  井筒液位监测仪是一种自动监测钻井环空液面的新装置，主要由一体式氮气生成与增压装置、井口发声装置、数据采集显控装置组成，具有实时连续、精度高、稳定性强、开口测量、不用关井不耽误钻井施工、远程控制等特点。

  一体化决策指挥中心集成多种技术和资源，可实现地质、钻井、测井、录井、定向、压裂等多个专业和环节的数据一体化采集、共享和分析，为钻井工程提供远程指导及系统化、科学化、标准化的决策支持。

  钻井优化算法通过整合地质、工程、物理和化学等多领域知识，运用数学模型和计算机技术，对钻井过程中的各种参数来优化，及时提示现场人员调整钻压、转速及排量，以提高钻井速度、降低钻井成本、减少事故风险。

  MRO物联网系统具备设备正常运行动态监测、故障预警提示、报表自动生成、保养自动提醒、远程专家指导等功能，通过物联网传感器全面采集设备正常运行参数，融合生产信息及视频资料，利用大数据、人工智能等技术，深化装备全面感知、实时监控、预测维护、协同管理，实现由“人工值守”向“在线监控”的转变。

  VDX数字化钻井参数仪以计算机技术为核心，采用嵌入式操作系统，具有实时性强、功耗低、扩展性强、体积小、响应速度快等特点，能实时测量井深、钻压、立管压力、泵速等多个钻井参数，实现对作业现场井下风险的实时监测和预警，准确检测液面漏失情况，大大降低堵漏成本，提升堵漏成功率。

  快速自动加重系统可根据预设参数自动完成加重流程，速度达到2.1吨/分钟，相比传统方式，效率提升5倍以上，并能大幅度减少高密度钻井液的储备量。该系统整体采用单橇体结构设计，便于运输、安装和使用。

  钻井液自动混配装置首次将钻井液自动配浆与快速加重一体化集成，主要由储存计量、输送混配、可视控制等3个装置模块组成，具有自动卸料、高效混配、精准计量、一键控制、快速除尘等功能，可完全代替传统的人工加料作业，有效提升钻井自动化与本质安全水平。

  钻井液性能在线监测系统可实时连续监测水基钻井液10项参数、油基钻井液12项参数，具有连续测量、自动记录和数据远程传输功能，分为水基、油基、油水一体式三类产品，已在中国石化各油田推广应用上百口井。

  钻屑原位减量化装置包含快速分离、高效净化、收集输送、集成控制等4个模块，可与钻井液固控设备无缝衔接，快速完成钻屑井场原位固液分离，并回收利用油基钻井液，明显降低钻井废弃物总量，实现绿色低碳钻井。

  在民丰湖畔，丰页1井组的施工现场以科技魅力颠覆了人们对传统钻井的固有印象：科学钻井分析优化与远程决策系统能自动推荐最优实施工程的方案；钻井液智能坐岗、性能监测系统让泥浆工程师的工作更轻松；MRO物联网如同井场的“智慧管家”，实时监测设备正常运行数据，实现预测性维护；自动管柱系统的引入，让钻井工人可以遥控操作，尽享科技带来的便捷……

  “井场自动化、数字化、智能化系统的全面融入，正悄然改变着井队的传统运行模式。”胜利石油工程黄河钻井70169队平台经理董德英说。

  近年来，胜利石油工程紧跟时代步伐，坚持向科技要生产力、要效益，数智转型战略蹄疾步稳推进，积极探索新质生产力的发展路径。

  随着清脆的哨声响起，绞龙缓缓升起，精准对接泥浆罐口，洁白的工业盐如流水般涌入罐内，短短15分钟，便完成了10吨工业盐的加注任务——这是以往6个人用1个小时才能完成的工作量。

  这一切的改变，得益于“一站式”物资保供服务APP的引入。一线员工从此告别“肩扛手抬”的繁重劳动，实现了物资供应零包装、零固废、零扬尘、零泄漏，标志着胜利石油工程迈入“去包装、减人工、自动化”的绿色物供新时代。

  传统钻井设备管理依靠人工巡检，设备出现故障时只能逐一排查，不仅耗费大量人力物力，而且间接影响钻井效率。“如果把物联网技术搬到钻井现场，实现井场设备之间的互联互通，变人工巡检为实时监测，就可以大幅度的提高钻井现场的管理上的水准，提高设备的保障能力。”胜利石油工程信息化专家于丽丽带领团队采集各类设备数据，深挖数据背后的设备状态信息，成功研发出钻井装备MRO物联网系统。该系统能实时监测绞车、转盘、泥浆泵等关键设备的1184项参数，提供1472项保养项点提醒，以及836项报警参数提醒，确保设备运维无忧，钻井效率大幅提升。

  在四川乐山金山105H井，现场再也看不到泥浆工忙碌的身影。“钻井液智能坐岗系统就像是为钻井现场配备的一位AI泥浆工程师。它不知疲倦，24小时精准工作，能随时解决钻井液难题。”重庆钻探的工程师罗远亮赞不绝口。

  当金山105H井在4200米左右钻遇断层面临井漏的严峻挑战时，智能坐岗系统迅速发出漏失预警，井队及时作出调整钻井液泵送流量，有实际效果的减少了油基钻井液的损失。此外，该系统还为现场精细倒浆、压水眼、替浆作业提供了可靠的数据支撑，助力70183SL队在胜利济阳国家页岩油示范区创造了29.5天钻井施工新纪录。

  如何让在地层中穿行的钻头具备测量感知能力，实现提速提效，一直是胜利石油工程探索的课题。

  从前，依靠安装在螺杆上部的测量装置获得的数据存在不足，难以为提速提效提供真实可靠的分析。国外智能钻头主要有探管式与偏置式两种设计思路，前者仅能进行运动参数的测量，后者存在应力参数解耦难度巨大的问题。

  面对挑战，胜利石油工程智能钻头项目负责人黄哲决心走自主创新之路。他们借鉴鸟群捕食信息共享策略，建立了多目标钻井参数方案评价模型，探索出智能钻井参数的优化决策方法。

  如今，胜利石油工程自主研发的第三代数字钻头已具备钻头处钻压、扭矩等多参数测量能力，实现了钻头工况、井底比能等关键信息的分析优化。未来，他们将以智能钻头参数感知为突破口，构建“采集、分析、控制、优化”四位一体的智能钻头参数感知与优化控制技术体系，努力打破国外技术垄断，引领钻井数智化新潮流。

  2024年2月，胜利石油工程自主研发的智汇盒成功完成产品鉴定并投入到正常的使用中。这一创新成果实现了1139项工程数据的全覆盖，首次在石油工程行业实现了钻完井及井下作业全链条现场数据的采集、汇聚、存储、传输及应用，为科学钻井分析优化提供了全面、精准的数据支撑。在胜利石油工程科学钻井远程决策支持中心，技术人员通过这一“最强大脑”，远程实时分析钻进效率，指导优化钻井参数，助力作业现场高效施工。

  以埕北208B-P4井为例，接到作业建议书后，钻井队迅速优化钻井参数，仅用3.1天便完成钻井施工，较预计提前8.64天。而这一切，不能离开远程决策支持团队的精准指导。他们深入分析地质特征与工程难点，针对性提出施工措施，大大降低了复杂情况的发生概率。同样，在桩斜846井的施工全套工艺流程中，远程决策支持团队指导钻井队实现全井零复杂，钻井效率大幅度的提高，机械钻速提高1.9倍，52.7天便钻完5248米，较设计提前18天完成施工任务。

  如今，钻柱双向扭转、井筒业务一体平台、钻井及压裂数字孪生系统等一系列覆盖石油工程各业务的软硬件产品正协同推进钻井智慧化进程。面对井下突发情况，各子系统能够智能联动、快速响应，有很大成效避免井下复杂情况，确保施工安全高效进行。

  1月8日，在中原石油工程生产指挥中心，值班技术人员和浩通过钻井工程数据远传和风险预警系统对西南工区10余口井的施工情况做实时监控，并随时做好远程指导的准备。

  在看不见、摸不着的地下，如何让钻井作业如同驾驶导航车一般顺畅无阻地前行？中原石油工程钻井工程技术研究院科研团队历时两年多，自主研发了钻井工程数据远传和风险预警系统，为钻机安上“千里眼”、装上“智慧脑”，实现了对钻井作业现场井下风险的实时监测和预警。截至目前，该系统已在该公司西北工区的21支井队使用，日均发现并提示异常信息10余条，规避故障复杂50余井次，工区的复杂故障发生率降低约20个百分点。

  “就像驾驶员通过仪表盘了解汽车状况。通过我们的数据远传系统，无论是现场操作的司钻，还是千里之外生产指挥中心的技术专家，都能清晰地看到钻井的工程参数。”该公司钻井工程技术研究院钻井装备专家李鹰峰说。

  科研团队充分的利用现场VDX钻井参数仪采集的丰富数据资源，深入挖掘其潜在价值，通过自主研发的数据远传智能终端，实现了与钻井参数仪的数据交互，将50多项工程参数通过专用数据链路高速上传至数据中心。

  “该系统在数据回传方面表现卓越，数据更新速率远超同种类型的产品，达到了国内中等水准的两倍以上。”李鹰峰介绍，“因此，它能更精准地捕捉瞬时的关键工程信息，为钻井作业提供更为可靠的数据支撑。”

  此外，该系统还内置了井队报表生成与汇总功能，极大地提升了报表管理效率，减轻了现场人员的工作量。为满足实时查询与监控的需求，科研团队还特别推出了移动端APP软件，让钻井“大数据”触手可及，随时随地掌握钻井动态参数。

  2024年12月3日，中原石油工程钻井工程技术研究院青年专家胜亚楠带领团队对新安装风险预警系统的两套钻井设备做了远程数据调试，以确保其预警精准无误。

  在地质构造复杂的地区钻井，无异于一场充满未知的冒险之旅，稍有不慎便可能遭遇卡钻、漏失等复杂状况。“目前钻井现场的卡钻故障识别主要依赖司钻和技术人员的个人经验，缺乏辅助软件的支持，风险识别的准确度和效率很难保证。现有的卡钻识别技术在监控信息综合利用能力和风险预警及时性方面，仍有待逐步提升。”胜亚楠说，这些激励他们研发风险预警系统。

  胜亚楠所率领的科研团队会聚了编程、算法、数模等领域的精英人才，致力于推动数字新技术与油气工业的深层次地融合，实现跨界创新。通过深入分析钻井作业过程中卡钻故障的专家知识判断，团队确定了卡钻风险对应的关键表征参数，并研究了这些参数的变化趋势，掌握了相应的变化规律。在此基础上，他们成功构建了基于工程参数变化趋势异常诊断的卡钻故障实时预警系统，实现了卡钻故障的实时智能诊断。

  为验证系统的可靠性，科研团队选取了历史井进行数据反演。软件预警结果与实际井下风险高度吻合，充分证明了预警系统的准确性和可靠性。“在对一口历史井的反演测试中，我们的系统成功发出了两次上提遇阻和1次憋扭矩预警。这表明，在收到遇阻报警后，若能及时采取风险规避措施，便能有效预防卡钻故障的发生。”胜亚楠说。

  在成功实现卡钻风险预警的基础上，科研团队并未止步，而是将目光转向了钻井液出口排量监测的难题。

  他们创新提出了钻井液出口排量非满管流量测量方法，并成功研制了出口排量定量测量装置，实现了出口排量的精确量化。同时，团队还设计了雷达波液面监测技术电路，并开发了基于液面监测数据的溢漏风险预警软件，实现了对溢漏风险的早期预警。这一系列创新举措，使预警系统的功能更加全面、多元。

  “预警系统的最大价值在于提早发现风险，为操作人员赢得宝贵的‘抢救时间’。”胜亚楠强调。

  普光P3021-5井是中国石化首批“示范井”之一。当该井施工至3250米时，顶驱转速、扭矩等关键参数出现异常波动。预警系统迅速响应，每隔两分钟发出一次声光同步的卡钻风险预警。得益于精准预警和现场人员迅速行动，潜在的卡钻故障被成功排除。整个钻探期间，预警系统共捕捉并提示了15条异常信息，为普光P3021-5井安全完钻提供了坚实保障。

  当前，科研团队正对系统来进行持续优化升级。“我们刚刚完成了‘司钻智能辅助系统研制’的项目开题。”胜亚楠说，“接下来，我们将重点攻克工况智能识别与司钻操作智能提醒技术，为现场司钻配备一个‘辅助驾驶系统’，不仅能实时进行风险提示，而且将精准指导司钻优化钻井操作，更好地提升效率、降低风险。”

  杨传书：一是石油工程数字化基础急需夯实。由于石油工程项目施工现场条件复杂、数据自动采集及物联网系统建设成本高等，长期以来施工数据采集质量、数据完整性及时效性均存在明显不足，历史数据的入库和治理情况也参差不齐。数据是新时期数智技术的灵魂，大数据、数据质量及其治理决定着智能化发展的未来。需要从现场数据采集基础设施配套、数据质量责任体系构建、历史数据补录等方面补短板，从低成本井下测量仪器研发与配套、井下数据高速传输技术攻关等方面为现场数字化提供技术支撑。

  二是自动化装备升级配套需要大量投入。石油工程业务的最大特征是对设备、工具、流体的强依赖，智能化技术提供“大脑”，具体执行必须依赖现场装备。自动化钻机及固井设备、电动化压裂装备、井下旋导等工具将成为未来石油工程数智技术的关键组成部分。目前自动化装备的配套率远远不足，装备成熟度、成套性也有很大差距。

  三是业务管理组织模式需要变革。数智化转型不单单是技术的升级，更是业务模式的创新和重塑，否则就没办法收到数智化的预期效果。数智化涉及几个重大转变，包括工程设计与施工业务流程由相对独立、串行的业务环节向一体化相互耦合的敏捷化、并行化转变，技术型人员从现场向后方聚集，现场少人化甚至无人化，专家决策由人工“经验型”向人机协同的“科学型”转变。随着这些业务模式转变，企业的组织架构、人员技能的要求都要联动转型，比如成立远程支持中心，要求施工支持人员一定具备相应软件应用能力等。这种转型的难度是非常大的，谁在战略上占主动、行动快，谁就可能在新一轮技术革命和数智化转型中赢得主动、占领先机、优先受益。

  杨传书：从大的业务来讲，智能钻井、智能压裂和智能完井既可以说是数智技术赋能传统业务，也能说是下一代颠覆性技术。智能钻井技术包括钻井方案智能设计、钻井轨迹智能导控、智能化固井、井下智能测控工具、自动化钻机等关键技术与装备，最终要实现信息感知、信息处理、智能决策、装备自动化控制运行的闭环，能大幅度提高钻井效率、降低人力成本，有助于实现本质安全；智能压裂技术包括压裂方案智能设计、压裂参数智能优化、压裂智能集控、自动化压裂车组等关键技术及装备，最终实现“一键压裂”，可有效提升施工效率及油气藏开发效果、降低能耗和噪声、减少人员；智能完井技术由井下参数测量传感器、井下流量控制阀、注采智能优化与控制管理系统构成，可实现远程监测油田生产动态并智能优化控制井下分采、注采，进而实时智能动态优化原油生产的全部过程，提高原油生产调控的精准性和油田开发的可持续性。

  这些前沿技术要实现最理想的目标，需循序渐进，经过一个相当长的时期，才能逐渐发展成为主流技术。这些技术与智能驾驶有相类似的地方，未来将会规模化地出现“闭环自主决策控制”的应用场景。基于这样的发展，石油工程提速提效、减人降本、本质安全能力将得到质的提升。同时，石油工程智能系统将进化到一个崭新的形态，即“地面地下一体化、地质工程一体化、勘探开发工程一体化”的数字孪生体系，并通过区域数字孪生体的构建，将“透明盆地”“透明油气藏”及“数字孪生井筒”“数字孪生井场”动态耦合起来，实现实时动态分析、预测、优化，建成完整的智能油气田。此外，在石油工程智能研发技术方面，大模型是一种颠覆性的创新范式。基于“通用大模型+油气行业大模型+场景大模型”的架构，石油工程智能化应用场景将会全面开花、飞速涌现，进一步加快油气领域数智化发展进程。

  ●目前，中国石化石油工程企业在数智化转型方面做了哪些尝试？取得了哪些成果？

  何洪涛：胜利石油工程紧跟时代和行业大势，紧扣“打造世界领先技术先导型油服公司”愿景目标，把数智化转型确定为公司高水平质量的发展战略，调研对标行业先进，立足自身实际，强化业务赋能，编制了数字化转型总体蓝图规划，明确了数字化转型的目标、任务、路径，聚焦核心业务，分阶段稳步推进，充分的利用数智化带来的变革力量，驱动业务模式重构、组织模式创新和核心能力提升，推动石油工程业务向高端迈进。

  近年来，胜利石油工程聚焦提速降本、科技强安、管理创效、基层减负攻关应用，打造了以钻柱双向扭转控制管理系统、装备MRO物联网、钻井液智能坐岗、井筒业务一体化平台、井场安全智慧管理系统、钻井压裂数字孪生等系列数智化产品，为作业现场降阻提速、延长装备常规使用的寿命、提升装备管控水平、降低井控风险、提高安全管理能力提供了有力支持，填补了业内空白。其中，装备MRO物联网平台入选工信部“2024年物联网赋能行业发展典型案例”，还获得了国务院国资委首届国企数字化转型创新场景大赛二等奖及山东省工业网络站点平台、质量标杆等荣誉。

  当前，胜利石油工程正聚焦“软件自主化、作业自动化、决策智能化、运营智慧化”的目标，围绕钻井及压裂优化分析、钻井工程复杂预警、钻井智能导航等开展模型攻关和软件开发，以实现核心工业软件自主可控；致力于页岩油全自动钻机一体协同控制、套管钻井自动定向协同控制、智能井控方向的攻关研发与测试试验，向“钻台无人化、井场少人化”迈进；攻关地质工程一体化、人工智能大模型、装备预测性维护等技术，为科学钻井高效远程决策提供全方位数智支撑；加快“一站式”物供、钻井全流程运营分析管控系统等的开发实施，提升管理效能，向智能化运营大踏步迈进。

  陈 栋：经纬公司积极响应集团公司和石油工程公司的战略部署，将数智化转型作为公司发展的重要战略方向，明确了数智化转型对于增强公司核心竞争力、推动业务创新和服务升级的重要意义。公司聚焦测录定专业作为石油工程数据源头采集方的优势，推进现场装备自动化与智能化升级，开展集群化录井系统、智能绞车面板、全自动岩屑采洗、远程测控等研发技术，搭建“经纬智汇”远程作业支持系统与井场一体化采集决策中心，与上游主要油气田公司共建地质工程一体化决策中心，逐步实现作业流程自动化和井场无人、少人化，全方面提升地质工程一体化服务能力；聚焦“数智强安”，持续探索5G、北斗、大数据及智能穿戴设备等新一代信息技术在石油工程中的深化应用，工程车辆、放射源、火工品等高危作业环节实现实时在线监管与违章智能识别预警，全方面提升安全生产智能化管控能力；聚焦数据资源完善提升与价值挖掘，持续推进测录定全域数据治理汇聚及专业历史数据补录，攻关建设地质导向、钻井优化等一批专业特色应用，全面助力石油工程向“科学钻井”转型、数据资源质量与价值实现全面提升。

  截至目前，经纬公司数字化应用场景已先后入选集团公司信息和数字化典型案例、工信部2023年创新领航应用案例，并获得第四届中国工业互联网大赛二等奖。2024年，经纬公司还成功入选山东省首批数字化的经济产业创新中心，获得工信部第二届“强国杯”全国技能大赛数据分析赛项一等奖、全国能源网络安全大赛第二名。

  ●数智化转型对石油工程企业的传统运营模式产生了哪些影响？企业应如何调整自身组织架构、管理流程和决策机制来适应数智化转型？

  程晓红：为适应数智化转型，江汉石油工程的生产运行模式已相应进行了一系列的调整。一是设备操作理念的转变，从手动操作变为系统智能控制，不仅有效提升了操作安全性，而且使员工解放双手，有更多精力去从事装备精细化管理、精准化控制等工作。二是人员素质及结构的转变，传统的设备管理岗位、操作岗位将逐步被替换和调整，对员工的素质要求不再局限于单一的操作技能，而是强调理论与实践的高效结合，专业技能正朝着电气化、自动化、智能化方向快速地发展。三是高风险作业模式的转变，如下套管、起下立柱、钻机平移等作业，人员、辅助吊装设备、工具的作业方式正在发生根本性变化，作业安全性更高。四是装备管理模式的转变，装备运行全过程将实现信息化系统自动提取、关键点提前预警、设备效用系统化分析，装备管理决策过程更加依赖客观、科学的数据分析，有很大成效避免了人的因素的干扰，提升了管理决策的精准度与效率。

  未来，江汉石油工程将进一步深化数据治理的顶层设计，构建集成化、统一化的数据管理平台，实现数据的集中管理、平台化运作，有效打破“数据孤岛”，确保数据的时效性、准确性与完整性；强化管理流程的优化，推动数智化技术与专业化工作深层次地融合，以更好地满足施工需求；加大对员工能力提升培训力度，着力培养既精通业务又熟悉IT技术的复合型人才，以有效应对数字化人才短缺的挑战。

  刘 刚：在传统运营模式下，油气钻井施工管理往往受限于内部固有模式，主要依赖现场操作者的个人经验，而数智化转型的浪潮正悄然改变这一格局，让基于数据的精准决策成为现实。一方面，管理人员能依托海量、多维度的数据资源，全方位实时掌控钻井作业的各类信息，精准捕捉潜在风险，从而做出科学严谨、贴合实际的决策部署；另一方面，一线操作人员可轻松获取丰富的技术资料，在设备出现异常的第一时间收到提示，迅速响应，确保作业安全高效。以大数据助力设备维护为例，通过对海量历史运行数据的深度挖掘与分析，就能精准预测设备可能出现的故障节点，提前规划维护方案，将非计划停机的风险扼杀在摇篮里，提高生产连续性。

  面对数智化转型的大趋势，石油工程企业要深度剖析其中蕴含的机遇与挑战。企业要构建专属的数据中心，打破专业壁垒，将不同业务板块、不同流程环节产生的海量基础数据来进行汇总整合，运用先进的数据分析算法深度加工，让数据“开口说话”。在此基础上，建立一套适配数智化环境的企业管理制度，用数据驱动业务发展，真正的完成企业的数智化飞跃，在激烈的市场之间的竞争中脱颖而出。