自动化与远程作业解决方案应对行业长期存在的挑战，以提升井场作业的效率、安全性与可持续性。这些创新重新定义了油井建设的可能性，并为业绩表现和卓越运营设定了新标杆。石油和天然气行业面临复杂的运营与监管挑战。数字化转型为应对这些挑战提供了答案。
 
随着行业向数字化转型迈进，优化井场作业所面临的挑战变得愈发复杂。从油井定位到数据交换，如今的能源生产商需要一体化解决方案，以提升决策能力、减少运营低效问题并提高安全性。
 
图1
 
图 1展示了 六大类别助力石油和天然气作业实现更具连通性、高效且自主的未来。

要实现这些一体化解决方案，需应对多项挑战，才能在井场作业中收获数字化转型带来的益处。这些挑战包括遗留系统的整合、实时数据的有效管理、劳动力转型以及作业本身的复杂性。应对这些障碍需要采取一种战略方法，将技术创新、强大的基础设施以及能够驾驭数字领域的技术熟练的劳动力结合起来。
 
一套全面、模块化且一体化的数字化油井建设解决方案套件，能够借助实时数据洞察、自动化以及多学科间的无缝协作来应对这些挑战。哈里伯顿开发了一个生态系统，能够弥合传统作业与前沿数字工作流程之间的差距，使作业者实现卓越的效率、一致性和透明度。
 
这一数字解决方案就是哈里伯顿的 LOGIX™自动化与远程作业系统。

本文探讨 LOGIX 自动化与远程作业如何通过结合数字解决方案与久经考验的工程技术，在六个类别中创造价值：油井定位、钻井性能、井筒完整性、分析与可视化、地面设备以及数据交换。如图 1 所示，每个类别都有助于石油和天然气作业迈向一个更具连通性、高效且自主的未来。
 

油井定位

 
在复杂的钻井环境中，精准度和效率至关重要。挪威大陆架上最近的一个案例展示了先进技术如何改善作业成果 —— 机械钻速（ROP）提高了 23.4%，井眼弯曲度降低了一半。
 
图 2
 
 
图2展示了中东地区使用 LOGIX™自动导向系统提高了机械钻速并减少了起下钻次数。通过历史井数据和实时调整，项目实现了更快的投产时间，并提高了油井建设效率。
 
由数字孪生技术和机器学习驱动的自动导向解决方案，有助于在复杂条件下实现精准作业。为尽量减少人工干预，这些系统通过高频数据输入和预测算法来应对多变的井下状况。
 
LOGIX™自动导向系统能够检测钻井深度的细微变化，并调整关键参数以保持井眼轨迹。该系统会跟踪与附近井眼的距离，并实时更新防碰极限，从而降低安全事故风险。
 
中东地区的成功案例凸显了这些技术进步，机械钻速提高了10%至15%，起下钻次数减少了20%。通过历史井数据和实时调整，项目实现了更快的投产时间，并提高了油井建设效率。如图2所示，这种方式体现了自动化在应对安全问题和挑战方面的作用。
 

钻井性能

 
钻井性能在油井交付的稳定性方面起着重要作用，需要考虑地层变化、钻头状况和振动测量等因素。
 
最近，中东的一位客户在一个非常规油田进行钻井作业，该油田的地层具有非均质性，包含页岩、碳酸盐岩和硬石膏。这些地层导致钻头过早损坏，需要多次起下钻。为解决这一问题，使用了 LOGIX™钻井性能优化器来计算最佳钻井参数，以在互层地层中实现最大的机械钻速。该解决方案有助于降低作业风险，并以可靠、可重复和一致的方式完成油井钻探。
 
图3
 
图 3.展示了在中东的一次作业中，LOGIX 钻井性能优化器显示，观察到的钻井效率下降是由于钻头磨损 / 损坏造成的。当井底钻具组合（BHA）提出到地面后，作业人员证实钻头如算法所预测的那样已损坏。该解决方案为作业人员提供了可靠的决策依据，减少了钻机占用时间。
 
在作业过程中，LOGIX 钻井性能优化器显示，观察到的钻井效率下降是由于钻头磨损/损坏造成的。实时数据警报通知作业人员钻头完整性突然受损。基于数据做出了起钻的决策，以减少对油井交付时间的影响。
 
当井底钻具组合（BHA）提出到地面后，作业人员证实钻头如算法所预测的那样已损坏。该解决方案为作业人员提供了一个基于可靠数据的决策，从而减少了钻机占用时间。
 
其他案例显示，与邻井相比，油井交付时间缩短了1.5天，钻井效率和机械钻速（ROP）提高了15%。这些成功案例帮助作业人员通过更快的数据驱动决策和对井下系统的精确控制，实现了一致且可重复的成果，如图3所示。
 

井筒完整性

 
维持井筒稳定性和优化水力性能对高效钻井至关重要。像 LOGIX™水力优化这样的先进系统，将实时流变传感器测量数据与经过验证的实时水力模型相结合，以应对压力管理、井眼清洁和起下钻优化等关键因素。
 
这种数字孪生技术创建了一个井筒动态模型，用于模拟压力、流体特性和岩屑负荷。该技术使工程师能够预测与当量循环密度（ECD）相关的挑战，并促进有效的井眼清洁过程。岩屑运移算法能提供精确的见解，并充当 “记录器”，记录井中任意位置的流体和岩屑数据。
 
水力优化工具与钻井性能系统协同工作，以计算最佳机械钻速，并平衡泵速和转速。同样，起下钻优化工具可确定起下钻时最安全、最快的加速度和速度。
 
这些解决方案减少了非生产时间（NPT），提高了整体效率。
 
水力服务最多可将平均钻井天数减少 30%，这对井场作业产生了变革性的影响。这些技术进步推动了钻井过程朝着更安全、更可靠的方向发展。
 

分析与可视化

 
在钻井作业中，具备可付诸行动的见解是取得成功的关键。先进的分析和可视化工具能让工程师实时监测风险并优化作业表现。这些工具运用算法对实时数据进行分析，将复杂信息以易懂的格式呈现出来，助力快速决策。
 
自动化与远程作业平台有一个显著特点，即 LOGIX™警报管理系统。该系统无需人工持续监控。它会对警报信息进行情境化处理，对关键事件进行优先级排序，使远程工程师能够专注于重要任务。该工具的集成仪表盘能实现多井可视化，还运用事件检测算法，用可付诸行动的见解取代传统的趋势分析。
 
井筒的 3D 可视化能让钻井人员实时了解现场情况。LOGIX 井筒可视化模块可在同一屏幕上展示井下状况、流体动力学以及地下岩性。通过整合屏幕视图，这一功能简化了作业流程，提高了作业效率。
 
将实时作业表现与计划指标进行对比也起着至关重要的作用。自动化钻机状态引擎会将各项作业转化为微观关键绩效指标（KPI），以帮助团队发现低效环节并采取纠正措施。这些功能使作业者能够在整个钻井过程中降低风险，保持最佳作业状态。
 

地面设备：借助远程测井实现无缝作业

 
地面设备是钻井、固井和电缆测井作业的核心支撑。新技术通过自动化和远程操控能力对这些系统进行升级，从而在效率和安全方面取得显著提升。其中一项突出的创新成果是 LOGIX™远程测井技术。该技术利用数字孪生技术，克服了海上作业以及低网络连接环境带来的挑战。
 
LOGIX 远程测井技术能够创建电缆测井系统的虚拟副本，使操作人员可以控制井下工具并远程获取实时数据。这减少了现场作业人员的需求（降低了成本），并最大限度地降低了健康和安全风险（减少了人员数量）。在诸如地层测试和电缆测井干预等关键任务中，能够无延迟地精确控制工具，其价值不可估量。
 
远程测井技术为一位客户带来了显著成效，该客户在距离井场 500 英里的地方操作地层测试仪，避免了高昂的延误成本。另一位客户利用实时数据传输加快了勘探决策过程，将数据处理时间从数小时缩短至几分钟。
 
自动化固井解决方案进一步展现了远程作业的潜力。海上项目通常伴随着高昂的成本和风险，而对海上固井设备进行全面远程控制则能使这些项目受益。自推出以来，LOGIX™自动化固井技术将作业效率提高了三分之一，并且在超过 400 次作业中都取得了稳定一致的效果。
 

数据交换

 
图4
图 4展示了通过实时数据集成、机器学习和基于云的平台，运营商可以获得更稳定的结果并减少对环境的影响。
 
钻机与办公室之间的数据交换和指令传输对于钻机作业至关重要。为了提高透明度和运营灵活性，LOGIX 数据交换系统将钻机与综合远程中心连接起来。这一功能实现了从油井设计到油井建设执行的全流程对接；能够汇总并传输同步数据；还能将数据实时集成到云端。该服务让钻机工作人员和内部专家之间的信息更加透明，并且使整个钻机船队都能持续获取数据。即使在网络连接不佳的情况下，该系统强大的数据传输能力也能确保数据顺利传输至云端。
 
该系统采用开放地表数据宇宙（OSDU）和原生云技术，在油井设计的各个阶段整合来自多个渠道的数据，为钻机系统提供运行参数并推荐操作范围。基于应用程序编程接口（API）的界面体现了开放架构原则，使钻机系统能够获取操作信息。这确保了参与油井建设过程的每个人都能访问相同的最新信息。
 
其成果是：实现完美执行和稳定一致的服务质量。
 
自动化和数字技术的进步已经彻底改变了井场作业模式。从自动钻井、水力优化到远程测井和数据交换，哈里伯顿的 LOGIX 自动化与远程作业解决方案成功应对了行业长期存在的挑战，推动了作业效率、安全性和可持续性的提升。通过整合实时数据、机器学习和基于云的平台，运营商能够获得更加稳定一致的作业成果，并减少对环境的影响。随着行业的不断发展，这些创新成果重新定义了油井建设的可能性，为作业绩效和卓越运营树立了新的标杆。