析岩采油工程井下孪生:开启油气开采智能化新纪元

日期:2025-08-26
字号

在全球能源需求持续增长与资源开发环境日益复杂的背景下,析岩采油工程作为油气开采的核心环节,正面临着地质条件多变、设备运维成本高、安全风险防控难度大等挑战。山东捷瑞数字科技股份有限公司自主研发的析岩采油工程井下孪生平台,通过数字孪生技术与油气行业深度融合,构建起覆盖作业井全生命周期管理井筒可视化监测及数字孪生井场的一体化解决方案,为传统油气开采模式注入全新活力。

一、析岩采油工程井下孪生:重构地下空间认知范式

析岩采油工程井下孪生的核心在于通过高精度建模与实时数据驱动,构建与真实井下环境高度映射的虚拟孪生体。捷瑞数字研发的 “析岩采油井下孪生平台”,通过整合单井测井数据、多井地质信息及动态工艺参数,实现了三维地质体的精准重建。该平台可预测地质层位的半方差特性,为油藏分布分析提供可视化工具,同时通过动态映射井下工具串状态(如胶筒压力承载、卡瓦咬合度),使管理人员能够实时掌握井下作业进度。在某油田应用中,平台通过构建含 10 万 + 网格单元的井筒三维模型,结合分布式光纤传感(DTS/DAS)与微机电(MEMS)传感器阵列,实现了对温度、压力、振动等 12 类参数的毫秒级采集,使井下作业透明度提升 70% 以上,非计划停机时间减少 30%。

二、作业井全生命周期管理:从 “经验驱动” 到 “数据驱动”

作业井全生命周期管理涵盖勘探设计、钻井施工、采油生产到废弃处理的完整链条。捷瑞数字将析岩采油工程井下孪生技术深度融入这一过程,形成 “数据采集 - 建模分析 - 智能决策” 的闭环管理体系。在勘探阶段,平台通过多物理场耦合建模技术构建三维油藏模型(网格精度 10m×10m×0.5m),结合集合卡尔曼滤波(EnKF)算法实现生产数据反演,使模型预测精度从 82% 提升至 93%;钻井过程中,基于 Unity 3D 开发的数字孪生井场系统支持钻具毫米级精准对接,配合 “悬持式” 电驱二层台机械手,实现钻台、二层台、场地三大作业区无人化;采油阶段,通过强化学习(RL)算法优化电潜泵频率与注水井配注量,某陆上油田应用后单井日产量提升 8.2%,含水率上升速度减缓 35%。在全生命周期管理中,平台通过构建 “工况 - 失效” 概率图谱,提前 30 天预判潜泵故障,减少年维护成本约 450 万元。

三、井筒可视化:让井下作业 “一目了然”

井筒可视化是析岩采油工程井下孪生的重要支撑技术。捷瑞数字构建的多源数据融合智能监测系统,通过 “端 - 边 - 云” 三级架构实现井筒状态的实时映射与风险预警。边缘感知层部署分布式光纤传感系统与井下随钻测井(LWD)设备,实时采集地层岩性、孔隙压力等参数,分辨率达 0.1m;边缘计算层采用 TensorRT 加速的 YOLOv8 模型,实时识别套管接箍腐蚀、水泥环脱粘等缺陷,检测准确率 92%;云端融合层通过 LSTM 神经网络学习 30 年井史数据,建立风险量化评估模型,在塔里木盆地某超深井应用中,将井控时间从 8 小时缩短至 2.4 小时。此外,平台通过自然语言处理(NLP)解析地质报告与作业总结,自动生成井筒寿命预测与退役决策建议,使全生命周期运维成本降低 18%。

四、数字孪生井场:打造虚实融合的智慧中枢

数字孪生井场是析岩采油工程井下孪生技术的空间扩展。捷瑞数字构建的多源异构数据融合平台,通过知识图谱技术关联地质、生产、设备等数据,实现井场全要素动态感知。在某海上油田试点中,平台同步分析 128 口井的生产数据,通过多井联动优化配产方案,使稠油热采区块的蒸汽注入效率提升 18%,单井日增油 3.2 吨;应急响应方面,平台 3 秒内生成井喷、火灾等突发事件的关断方案,通过虚拟仿真验证人员疏散路径,使应急响应时间缩短 60% 以上。此外,基于 Phantom 智能引擎开发的装备模拟器,将传统 2 周的岗前培训压缩至 72 小时,考核通过率提升至 98%,装备寿命预测误差率控制在 3% 以内。

五、捷瑞数字的行业价值:从技术创新到生态重构

作为国家工信部认定的新一代信息技术与制造业融合发展试点示范企业,捷瑞数字通过 “析岩采油工程井下孪生” 技术的深度应用,推动油气行业从 “经验依赖” 向 “数据驱动” 转型。其自主研发的伏锂码云平台已在多个油田项目中验证实效:通过构建井下态势打通上游产业链数据壁垒,实现勘探开发全链条数字化管理,使决策效率提升 40%;通过数字孪生井场与井筒可视化技术的结合,将设备故障率降低 40%,井筒积液减少量达 25%。这些技术突破不仅为油田企业带来显著的经济效益(如某项目年节约维护费用超 3000 万元),更通过精准的数据分析与优化策略,助力行业实现绿色转型,减少资源浪费与环境污染。

在能源行业智能化转型的浪潮中,析岩采油工程井下孪生技术正成为推动油气开采效率革命的核心引擎。捷瑞数字以其 “技术 + 场景” 的深度融合能力,为行业提供了可复制、可落地的解决方案,未来将持续通过数字孪生、人工智能等前沿技术的创新应用,引领油气行业向更安全、高效、可持续的方向发展。

意见反馈