干预，独立于其他钻井设备 ➢ 一体化司钻控制系统：由绞车及自动送钻装置、 钻井管柱自动
化操作装置、 顶部驱动钻井装置等组成
14
二、研究现状
（二）钻井技术与装备--智能钻头
➢ 贝克休斯TerrAdapt自适应钻头：通过自动化控制减小井下故障 频率，有效提高钻井经济效益；根据地层情况自动调整切割深度， 从而减少振动、粘滑效应和冲击荷载，实现快速平稳钻进，延长 工具寿命
（多传感器一体化）
19
二、研究现状
（五）压裂技术与装备
➢ 微地震监测处理解释技术、测斜仪监测解释技术以及裂缝诊断技 术等为储层改造提供了有效支撑
➢ 压裂优化设计软件有效支撑单井压裂、整体压裂、开发压裂、体 积改造等系列技术
➢ 中石油创新研发智能化压裂技术装备，完成产业升级换代
国内：2-3级/天、钻塞时间1-2小时/级、8-12小时作业 国外：5-7级/天、钻塞时间10-30分钟/级、24小时作业
智能化测控钻井
连续管钻井
特深井钻井系统
26
三、发展前景展望
（三）研发地层扫描测井技术与装备，实现地层探测更“透明”
➢ 重点研发更高分辨率、更远探测的多尺度扫描油藏成像装备，随钻测 录导测量与控制一体化系统，智能井下实验室，万米特高温高压装备、 数据海一体化应用平台，实现由近井眼地层向油气藏扩展，微观探测 更精细、更精准，宏观探测更深、更远，全方位、多尺度、高清晰地 揭示地层特性
与外部专业机构展开合作
• 海上机器人 • 自动钻井系统 • 高性能计算
聚焦于可提高发现率和采收率的技术，以确保沙特 数字技术研发主要聚焦于一些可实现资源获取、
阿美自然资源的长期可持续开采
可持续发展、提高竞争性的突破性技术
沙特 • 自动海上地震采集 阿美 • 用于井下数据采集的钻井微芯片
• 原位放热化学压裂
➢ 国内：2017年7月，国务院颁布《新一代人工智能发展规划》； 2018年4月，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》
4
一、国家重大需求
全球油气勘探开发领域由浅层向深层/特深层，由滩浅海向深水，由常 规油气向非常规油气（煤层气、页岩油气、致密油气），由中高渗整装 向低渗透低品位，由传统化石能源向特殊地下资源（干热岩、水合物等） 进一步拓展。油气工程技术（物探、测井、钻井、压裂、采油、地面装 备等）是发现、探明、开采油气的关键
➢ 2035年石油需求量预计7亿吨以上，天然气7000亿方以上 ➢ 亟需通过科技进步确保2亿吨原油安全红线和天然气产量倍增
我国石油与天然气对外依存度变化
我国石油远景产量惯性预测
2
一、国家重大需求
受国内外油气形势影响，为保障国家能源安全，习总书记 做出重要批示，中石油、中石化、中海油等召开专门会议 落实总书记批示精神
20
二、研究现状
国内外对标分析
内容名称
国外现状
国内现状
复杂天然裂缝原样精细描述
复杂地层精细描述 复杂地层多尺度描述、解释
复杂动态应力场、压力场预测
天然裂缝简化模型建立
三维地质力学模型

斯伦贝谢ManGrove地质力学模型 贝克休斯JewelSuite地质力学模型

三维地质力学建模处于引进吸收阶段
• 无人水下交通工具 • 管道检测机器人
• 储层描述
• 高性能计算
• 储层增产
24
三、发展前景展望
我国油气工程技术信息化、智能化发展展望
（一）开发全波场地球物理勘探开发技术，实现技术革命性升级换代
➢ 解决物探多解性的最佳方案是弹性波处理解释，需要配套发展超高密 度采集仪器、智能高效采集、弹性波处理、多学科一体化综合研究系 统、广域电磁，以及全过程智能管理等技术装备
有 线
✓ 2011年，北海
钻 Babbage 油 田
杆
接 完成3口水平
头 井，机械钻速
提 高 200% ， 砂岩储层水平
段有效进尺提
高约100%
16
二、研究现状
（三）完井技术与装备
➢ 智能完井：借助先进传感、传输、自动化设备，结合大数据和人 工智能，实现油气生产过程的实时监测与控制技术
➢ 井下动态监测：全生命周期信息采集、数据传输、连通
研究几种对公司业务有巨大潜力的新兴数字技术
壳牌 • 地震采集和可视化
• 钻机设备 • 石油开采法（从一次采油到提高采收率）
• 3D 打印 • 机器人
埃克 森
技术研发组合范围覆盖广泛，主要聚焦于可平衡其 资产组合的突破性技术
• 钻探和地下技术 • 天然气和设备
研发意在寻求以提高效率、安全性和环保性为基 础的协同效应
5
一、国家重大需求
信息技术与人工智能正在重塑油气工业的格局
➢ 信息技术在油气工程领域的应用目前仍处于初级阶段，其发展还 远未达到改造整个领域、改变业务形态的程度
✓ 油气行业是目前全球主要行业中 ✓ 石油工程整体的信息化、智能
信息化和数字化程度最低的
化进程还处在早期阶段
全球不同行业的数字化程度
数据来源：埃森哲，2016
• 自动井下工具 • 移动技术
继续聚焦BP传统领先的技术领域
展开战略合作，研发可提高生产效率的数字技术
BP • 地震成像和处理
• 提高采收率技术 (低盐度水驱、净水)
• 无人机 • 高性能计算 • 高级分析
埃尼
强化研发极端条件下的尖端技术、有利于提升勘探 经济性的技术
• 储层静态和动态模拟 • 地球物理勘探 • 井完整性 • 天然气货币化（浮式LNG、长输管线、小型 LNG)
智能井筒工作液 新理论
国外研究处于起步阶段
国内研究处于起步阶段
智能化监控-诊断- 壳牌监控-诊断-决策平台可实时 大监位控移、诊井断、决策相对独立，一体化
决策一体化平台
管理450口生产井和150口注水井 尚不完善
地质工程一体化 平台
斯伦贝谢地质工程一体化平台 研究阶段，尚不成熟
✓ 安哥拉盐膏地层采用
Schlumberger 公 司 OptiDrill
Real-Time Drilling Intelligence
Service 实现单趟钻穿3100m盐
层，创机械钻速30m/h新纪录
13
二、研究现状
（二）钻井技术与装备--智能地面设备
➢ 自动化钻机：仅需1名人员操作计算机控制钻井作业全过程 ➢ 钻台机器人：多任务、高度灵活、专门执行钻台任务、无需人工
未来油气工程技术将向着更深、更高效、更精确、系 列化、信息化、自动化、智能化，多专业交叉集成化、多 技术融合一体化，高效经济方向发展，以满足油气勘探开 发要求
23
三、发展前景展望
国际大型石油公司信息化、智能化重点发展领域及发展方向
公司
重点研发领域
主要研发方向
研发主要集中在可提高效率和降低排放的技术上
石油工程信息化、智能化 所处阶段
6
一、国家重大需求
发展信息技术与人工智能是我国油气工程领域的必然趋势
➢ 油气勘探开发新趋势给油气工程提出更高、更新的要求和提供良 好发展机遇，在国家创新驱动发展战略、国家能源技术革命创新 行动计划与中国制造2025战略的引领下，通过发展信息技术与人 工智能，实现从理念到应用的全方位创新
贝克休斯TerrAdapt智能钻头
哈里伯顿Cruzer深切削滚珠元件钻头 15
二、研究现状
（二）钻井技术与装备--智能钻杆
➢ 旋转单点测斜校正，数据和指令实时快速双向传输，地质和工程 参数实时测取，滑动定向和冲击振动快速控制
➢ 智能钻杆与RSS配合可显著提高钻速，数据的高效传输可实现钻 井安全窗口准确描述，有助于井控智能管理
地质工程一体化解决方案 7
提
纲
一、国家重大需求 二、研究现状 三、应用前景展望
8
二、研究现状
全球油气勘探开发领域不断拓展，为工程技术的信息化、 智能化发展带来了机遇
➢ 近年来，油气工程技术的信息化、智能化发展取得了长足的进步， 对石油公司的研发、制造、服务及盈利等起到了巨大的促进作用
物探
工程
(1990~现在)
自动化钻机 自动控压钻井 自动垂直钻井 自动闭环控制 地质导向
MWD/LWD
智能化钻井 阶段
(现在~以后)
智能钻井 智能完井 智能测录井 智能钻完井液 智能化装备 智能导向 智能钻具
钻井工程技术发展历程
11
二、研究现状
（二）钻井技术与装备--系统组成
智能决策
智能钻头
数字化钻 井系统
OmniWell系统
17
二、研究现状
（三）完井技术与装备--智能完井系统
✓ 多通道封隔器 ✓ 流量控制阀 ✓ 温压传感器 ✓ 地面控制系统 ✓ 线控长度4500m
斯伦贝谢 IntelliZon Compact 多产层管理控制系统
✓ 电力液压驱动 ✓ 控制12个产层 ✓ 无级节流
贝克休斯 InCharge智能完井系统 InForce智能完井系统
油气工程技术信息化 智能化发展展望
孙金声 中国石油集团工程技术研究院有限公司
二○一九年五月 -0-
提
纲
一、国家重大需求 二、研究现状 三、应用前景展望
1
一、国家重大需求
油气仍将长期是我国的主体能源，能源安全面临挑战
➢ 我国石油天然气对外依存度逐年提高，2018年石油对外依存度达 70.9%，远超国际公认的50%安全警戒线；2018年天然气对外依存 度达45.3%，中国石油集团经济技术研究院预测2030年达50%
智能 钻机
精细控 压钻井
智能导向钻井
智能钻杆
自动 垂直 钻井
无钻机钻井
12