自動化與遠程作業解決方案應對行業長期存在的挑戰，以提升井場作業的效率、安全性與可持續性。這些創新重新定義了油井建設的可能性，并為業績表現和卓越運營設定了新標桿。石油和天然氣行業面臨復雜的運營與監管挑戰。數字化轉型為應對這些挑戰提供了答案。
 
隨著行業向數字化轉型邁進，優化井場作業所面臨的挑戰變得愈發復雜。從油井定位到數據交換，如今的能源生產商需要一體化解決方案，以提升決策能力、減少運營低效問題并提高安全性。
 
圖1
 
圖 1展示了 六大類別助力石油和天然氣作業實現更具連通性、高效且自主的未來。

要實現這些一體化解決方案，需應對多項挑戰，才能在井場作業中收獲數字化轉型帶來的益處。這些挑戰包括遺留系統的整合、實時數據的有效管理、勞動力轉型以及作業本身的復雜性。應對這些障礙需要采取一種戰略方法，將技術創新、強大的基礎設施以及能夠駕馭數字領域的技術熟練的勞動力結合起來。
 
一套全面、模塊化且一體化的數字化油井建設解決方案套件，能夠借助實時數據洞察、自動化以及多學科間的無縫協作來應對這些挑戰。哈里伯頓開發了一個生態系統，能夠彌合傳統作業與前沿數字工作流程之間的差距，使作業者實現卓越的效率、一致性和透明度。
 
這一數字解決方案就是哈里伯頓的 LOGIX™自動化與遠程作業系統。

本文探討 LOGIX 自動化與遠程作業如何通過結合數字解決方案與久經考驗的工程技術，在六個類別中創造價值：油井定位、鉆井性能、井筒完整性、分析與可視化、地面設備以及數據交換。如圖 1 所示，每個類別都有助于石油和天然氣作業邁向一個更具連通性、高效且自主的未來。
 

油井定位

 
在復雜的鉆井環境中，精準度和效率至關重要。挪威大陸架上最近的一個案例展示了先進技術如何改善作業成果 —— 機械鉆速（ROP）提高了 23.4%，井眼彎曲度降低了一半。
 
圖 2
 
 
圖2展示了中東地區使用 LOGIX™自動導向系統提高了機械鉆速并減少了起下鉆次數。通過歷史井數據和實時調整，項目實現了更快的投產時間，并提高了油井建設效率。
 
由數字孿生技術和機器學習驅動的自動導向解決方案，有助于在復雜條件下實現精準作業。為盡量減少人工干預，這些系統通過高頻數據輸入和預測算法來應對多變的井下狀況。
 
LOGIX™自動導向系統能夠檢測鉆井深度的細微變化，并調整關鍵參數以保持井眼軌跡。該系統會跟蹤與附近井眼的距離，并實時更新防碰極限，從而降低安全事故風險。
 
中東地區的成功案例凸顯了這些技術進步，機械鉆速提高了10%至15%，起下鉆次數減少了20%。通過歷史井數據和實時調整，項目實現了更快的投產時間，并提高了油井建設效率。如圖2所示，這種方式體現了自動化在應對安全問題和挑戰方面的作用。
 

鉆井性能

 
鉆井性能在油井交付的穩定性方面起著重要作用，需要考慮地層變化、鉆頭狀況和振動測量等因素。
 
最近，中東的一位客戶在一個非常規油田進行鉆井作業，該油田的地層具有非均質性，包含頁巖、碳酸鹽巖和硬石膏。這些地層導致鉆頭過早損壞，需要多次起下鉆。為解決這一問題，使用了 LOGIX™鉆井性能優化器來計算最佳鉆井參數，以在互層地層中實現最大的機械鉆速。該解決方案有助于降低作業風險，并以可靠、可重復和一致的方式完成油井鉆探。
 
圖3
 
圖 3.展示了在中東的一次作業中，LOGIX 鉆井性能優化器顯示，觀察到的鉆井效率下降是由于鉆頭磨損 / 損壞造成的。當井底鉆具組合（BHA）提出到地面后，作業人員證實鉆頭如算法所預測的那樣已損壞。該解決方案為作業人員提供了可靠的決策依據，減少了鉆機占用時間。
 
在作業過程中，LOGIX 鉆井性能優化器顯示，觀察到的鉆井效率下降是由于鉆頭磨損/損壞造成的。實時數據警報通知作業人員鉆頭完整性突然受損。基于數據做出了起鉆的決策，以減少對油井交付時間的影響。
 
當井底鉆具組合（BHA）提出到地面后，作業人員證實鉆頭如算法所預測的那樣已損壞。該解決方案為作業人員提供了一個基于可靠數據的決策，從而減少了鉆機占用時間。
 
其他案例顯示，與鄰井相比，油井交付時間縮短了1.5天，鉆井效率和機械鉆速（ROP）提高了15%。這些成功案例幫助作業人員通過更快的數據驅動決策和對井下系統的精確控制，實現了一致且可重復的成果，如圖3所示。
 

井筒完整性

 
維持井筒穩定性和優化水力性能對高效鉆井至關重要。像 LOGIX™水力優化這樣的先進系統，將實時流變傳感器測量數據與經過驗證的實時水力模型相結合，以應對壓力管理、井眼清潔和起下鉆優化等關鍵因素。
 
這種數字孿生技術創建了一個井筒動態模型，用于模擬壓力、流體特性和巖屑負荷。該技術使工程師能夠預測與當量循環密度（ECD）相關的挑戰，并促進有效的井眼清潔過程。巖屑運移算法能提供精確的見解，并充當 “記錄器”，記錄井中任意位置的流體和巖屑數據。
 
水力優化工具與鉆井性能系統協同工作，以計算最佳機械鉆速，并平衡泵速和轉速。同樣，起下鉆優化工具可確定起下鉆時最安全、最快的加速度和速度。
 
這些解決方案減少了非生產時間（NPT），提高了整體效率。
 
水力服務最多可將平均鉆井天數減少 30%，這對井場作業產生了變革性的影響。這些技術進步推動了鉆井過程朝著更安全、更可靠的方向發展。
 

分析與可視化

 
在鉆井作業中，具備可付諸行動的見解是取得成功的關鍵。先進的分析和可視化工具能讓工程師實時監測風險并優化作業表現。這些工具運用算法對實時數據進行分析，將復雜信息以易懂的格式呈現出來，助力快速決策。
 
自動化與遠程作業平臺有一個顯著特點，即 LOGIX™警報管理系統。該系統無需人工持續監控。它會對警報信息進行情境化處理，對關鍵事件進行優先級排序，使遠程工程師能夠專注于重要任務。該工具的集成儀表盤能實現多井可視化，還運用事件檢測算法，用可付諸行動的見解取代傳統的趨勢分析。
 
井筒的 3D 可視化能讓鉆井人員實時了解現場情況。LOGIX 井筒可視化模塊可在同一屏幕上展示井下狀況、流體動力學以及地下巖性。通過整合屏幕視圖，這一功能簡化了作業流程，提高了作業效率。
 
將實時作業表現與計劃指標進行對比也起著至關重要的作用。自動化鉆機狀態引擎會將各項作業轉化為微觀關鍵績效指標（KPI），以幫助團隊發現低效環節并采取糾正措施。這些功能使作業者能夠在整個鉆井過程中降低風險，保持最佳作業狀態。
 

地面設備：借助遠程測井實現無縫作業

 
地面設備是鉆井、固井和電纜測井作業的核心支撐。新技術通過自動化和遠程操控能力對這些系統進行升級，從而在效率和安全方面取得顯著提升。其中一項突出的創新成果是 LOGIX™遠程測井技術。該技術利用數字孿生技術，克服了海上作業以及低網絡連接環境帶來的挑戰。
 
LOGIX 遠程測井技術能夠創建電纜測井系統的虛擬副本，使操作人員可以控制井下工具并遠程獲取實時數據。這減少了現場作業人員的需求（降低了成本），并最大限度地降低了健康和安全風險（減少了人員數量）。在諸如地層測試和電纜測井干預等關鍵任務中，能夠無延遲地精確控制工具，其價值不可估量。
 
遠程測井技術為一位客戶帶來了顯著成效，該客戶在距離井場 500 英里的地方操作地層測試儀，避免了高昂的延誤成本。另一位客戶利用實時數據傳輸加快了勘探決策過程，將數據處理時間從數小時縮短至幾分鐘。
 
自動化固井解決方案進一步展現了遠程作業的潛力。海上項目通常伴隨著高昂的成本和風險，而對海上固井設備進行全面遠程控制則能使這些項目受益。自推出以來，LOGIX™自動化固井技術將作業效率提高了三分之一，并且在超過 400 次作業中都取得了穩定一致的效果。
 

數據交換

 
圖4
圖 4展示了通過實時數據集成、機器學習和基于云的平臺，運營商可以獲得更穩定的結果并減少對環境的影響。
 
鉆機與辦公室之間的數據交換和指令傳輸對于鉆機作業至關重要。為了提高透明度和運營靈活性，LOGIX 數據交換系統將鉆機與綜合遠程中心連接起來。這一功能實現了從油井設計到油井建設執行的全流程對接；能夠匯總并傳輸同步數據；還能將數據實時集成到云端。該服務讓鉆機工作人員和內部專家之間的信息更加透明，并且使整個鉆機船隊都能持續獲取數據。即使在網絡連接不佳的情況下，該系統強大的數據傳輸能力也能確保數據順利傳輸至云端。
 
該系統采用開放地表數據宇宙（OSDU）和原生云技術，在油井設計的各個階段整合來自多個渠道的數據，為鉆機系統提供運行參數并推薦操作范圍。基于應用程序編程接口（API）的界面體現了開放架構原則，使鉆機系統能夠獲取操作信息。這確保了參與油井建設過程的每個人都能訪問相同的最新信息。
 
其成果是：實現完美執行和穩定一致的服務質量。
 
自動化和數字技術的進步已經徹底改變了井場作業模式。從自動鉆井、水力優化到遠程測井和數據交換，哈里伯頓的 LOGIX 自動化與遠程作業解決方案成功應對了行業長期存在的挑戰，推動了作業效率、安全性和可持續性的提升。通過整合實時數據、機器學習和基于云的平臺，運營商能夠獲得更加穩定一致的作業成果，并減少對環境的影響。隨著行業的不斷發展，這些創新成果重新定義了油井建設的可能性，為作業績效和卓越運營樹立了新的標桿。