中央纪委国家监委网站 沈东方报道 视频制作 尹雪诺

“长龙号”智能钻井系统1.0投用现场航拍图。陈允长 摄

钻台面机械手与悬持式二层台机械手配合自动起下钻。张健武 摄

工作人员正在测试电机控制中心工作状态。徐阳摄

“长龙号”智能钻井系统1.0投用现场近景。 张健武 摄

司钻坐在司钻房内的操作椅上，轻点屏幕，钻台上的机械手抓取一根钻杆缓缓将其移至井口，自动化机具默契协同，起下钻作业在无人场景中顺利进行……5月21日，我国首套具有自主知识产权的智能钻井系统——中国石油集团长城钻探工程有限公司“长龙号”智能钻井系统1.0在中国石油辽河油田页岩油雷88井的施工现场正式投入使用。这标志着我国石油勘探开发朝数字化、智能化钻井迈出关键一步。

“长龙号”智能钻井系统1.0集智能钻机、智能井场、智能决策平台于一体，可为地下近万米油气勘探开发提供智能工程技术。它的智能化表现在哪些方面？实现钻井智能化控制需要攻克哪些技术难题？在智能钻井系统的辅助下，钻井作业的劳动场景将发生怎样的变革？让我们一起走近“长龙号”智能钻井系统1.0。

集智能钻机、智能井场、智能决策平台于一体，实现钻井全流程自动化闭环控制

“钻头不到，油气不冒”是石油行业的一句行话，意思要想把地下的油气资源采掘到地面来，必须用钻头把地层打穿，打到深埋地下的油气层。作为为油气开采建立从地面向地下几千米甚至超万米通道的工程技术，石油钻井在油气勘探开发中始终占据龙头地位。

20世纪50年代，以铁人王进喜为代表的新中国第一代石油人用“人拉肩扛”的方法搬运和安装钻机，用“盆端桶提”的办法运水保证钻机开钻，在大庆油田开启中国现代石油工业的序幕。经过半个多世纪的发展，我国钻井技术从依靠人力到实现“数智”突破，全自动铁钻工、智能导向系统等成果不断涌现。

钻井作业主要包括钻进、起下钻、循环等环节，是一项集机电、液控于一体的复杂系统工程。“以往的创新中，钻井智能化技术往往仅关注于钻机或者单项技术研发，缺乏对全系统的顶层设计，没有进行一体化设计集成，没有形成整体协同效应，导致钻井效率无法充分发挥。”中国石油集团长城钻探工程有限公司设备物资部主任王小权介绍，“长龙号”智能钻井系统1.0集智能钻机、智能井场、智能决策平台于一体，其最大突破是实现了“测量—分析—决策—执行”的自动闭环，重塑了传统钻井作业模式。

钻机、井场、决策平台三者之间是什么关系？王小权用人体的不同部位来作比：“钻机如同人的四肢，负责执行具体动作；井场相当于人的眼睛和耳朵，用于收集信息；决策平台就像人的大脑，对眼睛耳朵收集来的信息进行分析，并指挥四肢完成工作。而‘长龙号’将三者联通起来，实现了地面钻机设备操控以及地下钻井的全自动，形成整个钻井作业的闭环智能操控系统。”

“长龙号”基本可以适应任何服役环境，在陆地或海洋均可使用。“针对不同的钻井深度和环境，我们会相应配备不同的钻机，不过无论是‘入地’还是‘下海’，核心算法和计算模型都是通用的。”王小权说。

作为国内首套具有自主知识产权的智能钻井系统，“长龙号”集成创新12项关键技术，开发出7套智能钻井决策平台，已获得国家发明专利授权28件。

其中，数字孪生平台堪称系统的“最强大脑”。钻机在地下钻探的同时，该平台能在虚拟世界同步构建三维地质模型，平均每5秒生成最优钻井参数，让钻头自动“追着油层走”。此外，智能综合录井仪的研发打破国外垄断，其检测精度相当于能在千米地下识别头发丝的粗细变化。

多系统助力改变“脏累苦险”劳动场景，以安全高效重塑行业生产模式

在传统作业中，钻井工人总和“脏、累、苦、险”分不开。在起下钻作业环节，需要三四个人在钻台、二层台相互配合，顶着严寒酷暑操作近吨重的钻杆，全程重体力劳动，作业安全风险非常高。

智能系统好不好用，一线钻井工人最有发言权。“不少工人都说，没想到自己也能从‘蓝领’变成‘白领’，不用长时间风吹日晒。”中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井一公司副经理池丽军长期在钻井一线负责协调各项工作，他对生产模式的变革深有感触。

在“长龙号”的助力下，钻井作业实现了从“汗水钻井”到“智慧钻井”、从“手脚并用”到“一键操控”的转变，重体力劳动减少90%以上，极大改善了钻井工人日常工作条件。

以岩屑智能采集识别为例。岩屑采集识别是钻井现场“看得见的地下地质窗口”，这项工作通过地面分析获取地下地层的岩性、含油性、构造特征等关键信息，为油气勘探开发决策提供支撑。

“以前我们采用传统的人工捞取与识别岩屑方式，不但费时费力，而且对作业人员的工作经验要求很高。随着钻探速度变快和油气藏类型日趋复杂，还存在人工捞取不及时、识别不准等问题。”中国石油集团长城钻探工程有限公司科技信息部高级工程师周超介绍，“长龙号”开发了岩屑智能采集与识别系统，不仅降低了作业人员劳动强度、解决了快速钻井条件下岩屑采集不及时、捞取不到的难题，还以高像素的岩屑图像采集与智能识别替代了依赖人工经验识别岩屑的传统模式，提升了复杂油气藏和岩屑细碎条件下的岩性与油气识别能力和效率。

“长龙号”正在服役的辽河油田页岩油雷88井，设计井深5200米，目前钻井深度已超三分之一，对比以往作业模式，钻探速度提升10%以上。

效率提升的关键，在于“长龙号”助力钻井作业提高了机械钻速和起下钻杆作业效率，实现了钻井参数智能推荐、管具处理无缝衔接，整个操作过程更加“丝滑”。池丽军给记者列了一组数据：“在雷88井实际操作中，套内起下钻杆效率从每小时15柱可提高到25柱；钻进过程中，智能钻井系统使钻井参数在最优状态下连续作业，地下钻速至少提高10%，最高可达20%。”

从“人控”到“智控”，作业安全始终被放在最重要的位置。

据了解，“长龙号”配备的二层台机械手、井口管具处理自动化工具，实现了起下钻杆二层台和井口周围无人化，消除了高空作业风险，使人员在危险区域暴露的时间减少95%。其智能钻机管理系统利用数字孪生平台建立井架三维空间模型，规划和实时追踪设备运行轨迹，通过100多道互锁逻辑控制，解决防碰撞、防拉扯、防坠落三大核心安全问题。同时，利用机器视觉和智能感知技术，建立电子围栏，监控设备的不安全状态和人的不安全行为，保障人机安全。

“十年磨一剑”研发钻井关键技术，继续向智能化、绿色化、低碳化探索

石油被称为“工业血液”，也是国家经济发展的重要战略资源。只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家能源安全。

对于“长龙号”的研发，周超用“十年磨一剑”来形容。

“过去，关于钻井作业的优化算法掌握在国外公司手中，而且其算法是基于欧美地区的地质数据训练的，也不适用于我国复杂的地层情况。”周超介绍，为了攻克数据、算法、硬件方面的技术难题，中国石油集团长城钻探工程有限公司组建了融合多学科人才的研发团队，包括钻井技术、录井技术、随钻测量技术等工程领域人才，以及地质、计算机、软件、数学、仪器、自动控制、人工智能等学术领域人才，协同解决问题。

项目团队采用“边研发、边测试、边应用、边提升”的原则，从数据分析和模型建设入手，深度挖掘现场专业数据，打造多目标、多因素优化迭代算法，使算法具备自主训练和推荐能力。经过10余年研究测试而来的“长龙号”，成功将信息技术、人工智能技术与工程技术融合，实现了传统经验型钻井技术与管理向科学化、智能化的转变。

在周超看来，“长龙号”带来的不仅是钻井技术的变革，也是井场管理、工程管理的变革，更为勘探开发、地质评价模式革命带来新的机遇——高频数据增长100多倍，为大数据应用和地层快速迭代分析提供可能；预警时间从分钟压缩到秒级，对井控安全管理意义重大；系统集成稀有气体探测功能，可在井场实时分析地层是否含稀有气体及氢气，对稀有气体勘探开发和地质理论认识突破具有重要意义……

“这套系统用数据和算法为智能勘探开发带来新的突破，为加速页岩油、页岩气、煤岩气等非常规油气资源开发革命及深层、超深层油气资源规模化开发革命提供了新的技术。”池丽军说。

科研人员潜心攻关、勇于创新，离不开良好的干事创业环境。中国石油集团长城钻探工程有限公司纪委书记张宏介绍，该公司纪委连续两年把“高水平科技自立自强”作为政治监督的重点，从制度落实上保障科研人员心无旁骛搞科研，营造科研人员有力可出、有智慧可奉献的环境；建立容错纠错机制，让科研人员大胆试错，集中力量办大事；在监督过程中，通过提醒纠偏，保证科研投入符合研发方向，实现廉洁科研、阳光科研。

据记者了解，在“长龙号”基础上升级迭代的智能钻井系统2.0正在紧锣密鼓研发中。

“2.0系统的研发方向是进一步智能化、绿色化和低碳化。我们在1.0基础上，根据现场作业需求不断升级迭代，总体目标是将现场人员从重体力劳动中解放出来。让系统承担绝大部分的决策和执行，工作人员则升级成为智能钻井系统的‘战略指挥官’。”王小权认为，未来的钻井作业不是简单的无人化，而是人机协同深度融合、共同进化，让钻井作业更轻松、安全、经济、绿色、智能。