推进“两深一非一老” 石油工程技术装备创新发展（图）

  [中国石化报 2025-05-06]
  由石化机械四机公司研发生产的动力猫道装置是实现管柱自动化处理关键装置之一，主要在石油钻采作业中取代人工实现管柱从地面至钻台面双向自动输送，与管柱自动排放装置、铁钻工、气动卡瓦及液压吊卡等自动化工具联合使用，可实现管柱半自动化或自动化处理，以解决国内钻修设备自动化程度低、劳动强度高、作业风险大等问题。 杨维民 摄
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  4月10日~12日，以“数智深探·绿造未来”为主题的第九届全国石油石化装备产业基地建设与发展大会在四川德阳广汉市举办。与会专家聚焦“两深一非一老”，围绕“万米级”超深层、“千米级”深水、“纳米级”页岩、“百年级”老油气田勘探开发装备供需问题，深入剖析当前石油工程技术装备面临的机遇与挑战，提出一系列具有前瞻性和可操作性的发展策略，为企业的技术创新和产品研发提供了重要参考。
  □本报记者 马 玲
  随着常规油气资源逐渐减少，“两深一非一老”非常规油气复杂储层成为我国油气勘探开发的重点。“两深”指深层、深水，储层埋深大、地质条件复杂、温度和压力极高，给勘探开发带来巨大的技术挑战。“一非”指非常规油气，如页岩油气、致密油气等，其储层特性与常规油气截然不同，传统勘探开发技术难以满足需求。“一老”指老油田，经过长期开采，面临采收率下降、开采成本上升等问题。因此，需要集中力量推进“两深一非一老”油气装备技术创新，为我国油气产业发展提供坚实的技术装备支撑。
  尽快构建复杂环境下高端钻探装备虚实融合智能运维技术体系
  全球新增储量30%集中在深层、超深层等地质环境复杂的区域，开发这些区域面临诸多挑战。钻探装备面临大负载、大变速等问题，易引发事故，构建智能运维技术体系是重点和难点。应加强智能钻完井研究，推动AI技术与钻完井工程的融合，发展智能装备，实现装备智能升级和价值重塑。
  全球30%的新增储量集中在地质环境复杂的深层、超深层，这里蕴藏着丰富的石油和天然气资源。随着人类挑战深海深地极限、开发深层超深层油气资源的步伐加快，钻探装备构成也日趋复杂，机电控高度耦合，极易引发井塌井漏、井喷失控、人员伤亡等重大事故。
  钻探装备面临大负载、大变速、超高压、超长作业周期等问题，极限工况导致了钻探装备强振动、强磨损与强冲蚀相互耦合，加速了关键部件磨损、失效，服役安全与可靠性问题更加突出。要提高钻探装备可靠性，保障安全运行，钻探装备的智能运维面临前所未有的挑战。
  围绕钻探装备高可靠性服役与智能运维需求，构建复杂环境下高端钻探装备虚实融合智能运维技术体系是国内外石油企业研究的重点和难点。虽然科研人员在故障/失效机理、全面感知、健康运维、试验验证等方面开展了研究，但钻探装备智能运维技术仍处于初步阶段。
  中国工程院院士张来斌认为，数字孪生作为信息物理系统融合领域的新技术，结合虚拟传感新理论的突破性进展，将成为前沿技术和研究热点。钻探装备在服役过程中面临超深井深、超高泵压、超大负荷、超长周期的挑战，故障/失效机理不清、监检测手段不足，导致装备故障、结构损伤等问题频发，极易引发井壁垮塌、油藏污染、井喷失控等重大事故，安全运维保障难的问题日益凸显。围绕高端钻探装备故障失效机理及表征、虚实融合感知与监检测协同、数字孪生下的异常预警与智能运维不同方向的关键科学问题和技术瓶颈，应形成“机理分析-全面感知-诊断预警-运维决策”全链条钻探装备虚实融合智能运维技术体系，推动智能运维技术落地应用。
  石油钻完井装备服务于勘探开发和钻完井工程需求。根据油气资源分布状况、勘探开发现状和工程技术发展情况，中国石油原首席专家秦永和认为，今后石油钻完井装备面临的形势和需求主要表现为：基于深层（深海）的勘探开发，深井超深井（9000米以深）会越来越多；基于非常规资源的大规模勘探开发，长水平段水平井会大量增多；基于大量“躺井”的利用，开窗侧钻井会越来越多；基于人力资源的短缺和信息化快速发展，装备“四化（电动化、自动化、数字化和智能化）”会越来越快。
  秦永和认为，应高度重视智能钻完井，通过钻完井工程与AI技术有机融合，形成算法和模型，运用AI强大的数据分析能力和业务学习能力，解决钻完井工程设计、施工、决策、控制等方面的难题，从而大幅提高钻完井效率、储层钻遇率和油气采收率。我国智能钻完井理论与技术发展迅速，与国外同处于钻完井智能化发展初期。加快AI技术与钻完井工程的深度融合，实现智能钻完井技术的推广是重中之重。占领智能钻完井研究和应用高地，急需增强智能化意识，学习大数据、算法、模型知识，攻克数据治理、模型迁移、模型解释、机理-数据融合等难题。
  机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长欧阳劲松表示，智能制造需要新一代信息技术与先进制造技术深度融合。制造是本体，信息技术赋能制造本体，推进智能制造高质量发展必须在制造知识、制造载体、制造手段三方面下功夫。智能制造深度推进需要关注生产制造智能化和装备智能化，重点关注装备数字化和智能检测装备。企业实施智能制造的关键是夯实数据基础，重视制造数据的互联互通互操作。数字技术与装备全生命周期深度融合，实现装备智能升级和价值重塑。装备数字化旨在发展具备状态感知、泛在互联、决策优化、自主执行、虚实融合、高效节能等特征的智能装备，构建物理装备+数据资产的新价值体系。装备智能化的布局要面向制造业的智能检测装备，重点围绕工艺实施、质量管控、设备运行管理、安全环境监测等智能检测需求，开发具有融合感知、自主分析、实时反馈等智能特征的在线、临床、嵌入等智能检测装备。
  中国石油油田技术服务公司高级专家翟尚江认为，石油工程装备要重点推广的技术包括全面实现电动化，即动力、部件执行机构均用电动控制元器件；90DB及以下钻机的绞车、顶驱、钻井泵、转盘实现直驱，大马力五缸钻井泵、压裂泵实现半直驱；推广应用机械视觉、激光雷达、红外雷达、光纤声波等非接触、外接触智能传感器，大幅提升数据采集的可靠性；单体装备信息采集、存储、传输、控制本地化，通过5G、6G技术实现无线传输技术组网，缩短拆安时间，提高传输可靠性。