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2025年 第21卷 第2期 刊出日期：2025-06-30

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2025年2期封面及目录

2025, 21(2):  0. 

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相关文章 | 计量指标

专家视点

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深层超深层钻井技术研究现状与展望

孙金声, , 杨景斌 , 吕开河 , 白英睿 , 刘敬平 , 黄贤斌

2025, 21(2):  1-14.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.001

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针对深层超深层钻井技术，系统论述了国内外目前的研究现状及进展，分析深层超深层钻井技术面临的挑战，并提出未来发展方向。随着油气资源开发向深层和超深层推进，钻井技术面临高温高压、复杂地质构造、井壁稳定性等诸多难题。近年来，在井身结构优化、超深井钻机装备、钻井液技术等方面取得了显著进展，但仍存在抗高温高压能力不足、井壁易失稳、钻井液漏失严重等关键问题。未来，井身结构优化技术将朝着智能化、精细化方向发展，进一步提升风险预警精度和井身结构设计的动态调整能力；钻机装备和关键工具将聚焦自动化、智能化升级和提升工具的耐温、承压和可靠性；钻井液技术则需在抗高温高盐水基和油基体系以及防漏堵漏等方面进一步攻关。这些技术突破将为深层油气资源的高效开发提供坚实支撑。

油气勘探

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钻井复杂事故预警技术研究进展

刘颖彪, , 徐生江, , 田龙, , 钟尹明, , 白佳帅, , 钟润豪,

2025, 21(2):  15-23.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.002

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钻井作业过程中，井漏、卡钻及溢流等复杂事故显著影响钻井安全与经济成本，驱动行业积极探索高效预防措施。随着大数据与人工智能技术的快速发展，构建钻井复杂事故预警系统已成为钻井工程领域的关键技术挑战。研究针对井漏、卡钻及溢流等钻井复杂事故的预警技术进行了深入探讨，系统对比了各类算法模型的特征参数、预测准确性以及实际应用效果，揭示了不同模型在预警能力上的差异与优劣。研究发现，在特征参数需求低且数据来源稳定时，机器学习算法模型在钻井复杂事故预警中展现出突出的准确性与时效性；但面对计算复杂度高、数据质量不佳及来源不稳定等问题，尤其是在钻中井漏与溢流事故预警中，机器学习模型常伴随着高误报率与频繁漏报，且缺乏足够的现场应用实例。为促进钻井复杂事故预警技术的有效转化与数字化转型，亟需加强数据质量提升与模型算法优化研究。尽管面临诸多挑战，大数据和人工智能仍为钻井复杂事故预警技术开辟了广阔的发展空间。

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基于有监督与无监督算法的卡钻智能诊断分析

宋先知, , 王易玮 , 杨彦龙 , 刘慕臣 , 祝兆鹏,

2025, 21(2):  24-34.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.003

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在钻井工程中，卡钻作为常见的井下复杂工况之一严重影响钻井效率，卡钻监测对保障钻井作业的安全与效率至关重要。近年来，人工智能技术的快速发展为卡钻监测提供了新的思路，而现有的卡钻智能监测研究多聚焦单一无监督或有监督算法的优化与应用，针对两类算法在卡钻监测场景中的系统性对比研究仍存空白。通过距离相关系数筛选钻头位置、大钩高度、转盘扭矩等多维度钻井参数为研究对象，构建包含经典无监督算法模型（自编码器、K均值聚类、DBSCAN聚类）和有监督算法模型（支持向量机、随机森林、长短期记忆网络）的对比评估体系，对两类算法的卡钻趋势判断能力开展性能分析。结果表明，与有监督算法模型相比，无监督算法模型的卡钻监测平均准确率提高12.5%、平均虚警率降低37.1%、平均漏警率降低27.6%，无监督算法模型在小样本及无机理约束情况下更有优势。研究结果可为钻井工程卡钻智能监测的模型选型与优化提供参考，推动无监督算法模型在卡钻风险监测中的实际应用。

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机理数据融合的钻井阻卡风险智能预测方法

张玉强 , 杨彦龙 , 张文平 , 刘慕臣 , 祝兆鹏 , 王易玮

2025, 21(2):  35-44.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.004

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卡钻事故严重制约着钻井过程的正常进行，并造成大量的经济损失。现有卡钻预测分析的物理模型方法存在主观性强、误差大等缺陷，智能模型方法存在虚警高、解释性差等问题。针对上述问题，研究提出基于模糊数学的卡钻风险无监督融合评价方法。首先，建立管柱力学软杆模型反演摩阻系数，量化井筒摩擦特征；其次，构建深度自编码器模型，通过重构误差的分析实现阻卡风险的异常参数检测；最后，建立双因素隶属度函数体系，将摩阻系数趋势特征与重构误差统计特征进行模糊数学综合评判。该方法突破传统监督学习对标注数据的依赖，通过机理模型的可解释性与数据模型的泛化能力互补，形成具有物理约束的智能风险评估框架。研究成果通过某油田区块的实钻数据验证，该模型能有效识别卡钻早期征兆，相较于单一参数预警方法，综合预警准确率提升7.1%，虚警显著减少，并实现了提前30 min报警，为井下复杂工况的智能预判提供了新的技术路径，具有较大的工程应用价值和前景。

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PDC钻头损伤失效的智能识别方法

刘维 , 谢风猛 , 李建超 , 刘希峰 , 胡斌 , 章宇 , 高德利

2025, 21(2):  45.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.005

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准确判断PDC齿与PDC钻头的损伤失效形式及其原因是下趟钻工具选型和钻头迭代优化的关键一环。为了提高钻头损伤识别的准确性和客观性，特对数百只PDC出井钻头开展了失效分析，归纳总结了PDC齿（包括各类异形齿）的主要损伤失效形式及其原因，进而构建了包含上万张PDC齿损伤形貌的图像数据集，然后基于YOLOv7图像识别算法建立PDC齿损伤失效智能识别模型,该模型可以对PDC齿图片进行有效的损伤类别推理，并自动标注出对应的损伤失效形式。利用多种模型评价指标对该模型进行性能评估测试，结果显示模型识别准确率超过80%。在此基础上，结合PDC钻头设计理论、钻头损伤失效机理等相关知识，利用因果推理等统计学方法，形成一种新型的PDC钻头损伤失效智能识别方法，该方法仅通过钻头出井照片即可实现对钻头冠部不同区域PDC齿损伤失效形式的自动评估，并以此判断PDC钻头的主要失效原因。该研究成果对钻头损伤智能识别和智能钻井技术创新具有参考意义。

油气开发

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DeepSeek大模型在石油工程中的应用前景与展望

田慧洋, 刘瑞恒, 李冬爽, 尤少华, 廖勤拙, 田守嶒

2025, 21(2):  55.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.006

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大语言模型表现出的通用人工智能特征，为各行业带来了里程碑式的技术革命，也为石油工程智能化转型提供了新的机遇。探讨以DeepSeek为代表的大语言模型在石油工程领域的应用前景、挑战和发展建议。首先，介绍了大语言模型的基本概念和技术特性，然后分析了其在石油工程中的潜在应用场景，如用户交互与问答系统、数据治理与信息整合、数据分析与决策支持、信息解析与智能辅助、环境监测与安全管理等；其次，指出了其在石油工程中存在的局限和挑战，如知识更新能力不够、难以理解专业知识、科研创新性不足和训练成本较高等；最后，提出了大语言模型在石油工程应用中的建议和展望，包括建立针对石油工程的专业化大模型、油气领域数据库与信息提取、联网搜索与实时更新功能、图像处理与视频生成技术等方面的发展方向，并系统探讨了大语言模型在石油工程中的实施框架，为行业智能化升级提供理论指导与实践参考。

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基于混合模型的测井电缆张力预测系统

吴润桐

2025, 21(2):  64.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.007

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在电缆测井作业中，测井电缆张力的准确调控是确保测井仪器安全抵达井底并准确获取数据的关键。为了准确预测测井电缆张力变化情况，设计了一种基于混合模型的测井电缆张力预测系统。该系统结合了物理模型对测井过程中力学特性的深入理解以及数据驱动模型SC-PBiGRU在数据处理和解析上的优势，以实现对测井电缆张力的精准预测。通过大量测井数据验证，该系统在预测结果上误差保持在5%以内，能在复杂地质条件和设备状态下保持稳定的预测精度，可以为电缆测井作业中的张力调控提供有力的技术支持。

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新型智能井电控式井下流量控制阀设计

王金龙 , Alena Pevcheva

2025, 21(2):  73.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.008

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国内智能井使用的常规电控式井下流量控制阀集成的井下监测系统无法监测流量与含水率两个关键参数，且存在驱动机构失效后传动丝杠自动锁紧滑套当前位置，滑套无法及时关闭或全开的问题，导致无法对控制层段或分支的产量进行调控。根据优选的压力传感器、温度传感器、含水率传感器、流量计与井下滑套位移传感器，设计独特的滑套机械结构集成井下参数测量系统，解决国内现有电控式井下流量控制阀无法监测流体流量与含水率的问题；结合可伸缩联轴器设计结构独特的机械传动系统作为同心滑套的驱动机构，且集成强开强关机械结构，可通过滑套开关工具将滑套移动至全开或全关位置，弥补了国内常规电控式井下流量控制阀机械结构上的不足，为智能井技术的迭代发展提供了关键支撑。

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基于参数提取和模拟的钻井投资估算优化方法

刘明艳 , 张准玺 , 王欣桐 , 赵海燕 , 邬元月 , 刘永杰

2025, 21(2):  82.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.009

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钻井系统工程投资估算是油田企业加强投资管控、强化经营管理的重要环节，投资测算工作质量不仅决定着开发方案的可行性和效益性，而且对已批复工程方案的实施和运行效果有着重要指导性影响。提出一种基于自然语言处理算法的钻井投资估算工程参数提取方法和蒙特卡洛模拟投资预测模型，将上述两种技术引入石油工程估算形成中，通过模型构建、实证分析得到的所有控制因子均显著证实了研究选择的控制因子有效。基于上述思路，开展相关工作，要求运用自然语言处理算法进行参数提取和处理，准确率需达到90%以上；同时利用蒙特卡洛模拟投资预测模型进行计算，确保极限投资与现有经济评价结果的误差小于 5%。研究成果已成功应用于2024年29项产建项目，预警超额投资项目8项，提高了工程参数提取的准确性和效率，提升了石油钻井工程投资估算内部收益达标率，对于提升石油工程估算形成的数字化程度有较大帮助。

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双阶梯水平井井眼轨道设计的优化算法

丁建新 , 王君山 , 王逍 , 王海涛 , 覃吉 , 李辉 , 鲁港

2025, 21(2):  91.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2025.02.010

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针对双阶梯水平井水平段间距受限时常规五段圆弧轨道设计可能无可行解的问题，提出了一种基于约束优化的井眼轨道设计方法，通过建立水平段长度最小化的约束优化模型，结合拟解析解与二分法构建了高效求解算法。针对两水平段井斜角、方位角相同时拟解析解奇点多项式恒为零的失效问题，提出了修正的解析计算公式，解决了传统方法的理论缺陷，相较于传统迭代法，该方法通过特征多项式降维策略将计算复杂度降低至二次方程求解量级，算例证明该方法在三维阶梯井、二维井及退化情形下均能快速收敛。通过二分法优化水平段调整量，实现了井眼曲率约束下的最小轨迹长度控制，该方法可有效解决断层分隔储层等狭窄空间下的轨道设计难题，为钻井软件研发提供了理论支撑，研究成果显著提升了阶梯水平井轨道设计的可靠性与工程适用性。