云钻井在石油工程中的应用展望.pdf

概念 ，并对其在石油工程领域 的应用进行 了展望 。 1 基于云计算的云钻井概念 1 ． 1 云钻井概念 根据云计算的技术特点，结合智能钻井等石油工 程 技术 ，对 云钻井 的概念 定义 如下 云钻 井是一 种基 于网络和云计算的服务平台，按照钻井需求构建网上 钻井数据资源 钻井数据云 ，提供用户定制化钻井 服务 的一种 网络化钻 井新模式 。云钻井 技术将 现有 的 随钻系统、钻井远程实时系统和服务技术与云计算 、 云安全、高性能计算、物联网等技术融合在一起，实 现钻井 钻井设计 、钻井装备、模型、储层 、信息 、 专家、 知识、数据 、 传输等 统一 、 集中的智能化管理 ， 提供更智能 、更安全 、更高效的全周期钻井服务。 1 - 2 云钻井与现有钻井模式的区别 当前的智能钻井虽然基于网络 、物联网等技术， 但其体 现 的主要是一 个独立 的钻井 系统 ，是 以 固定 的 钻井平台或特定的用户提供既定的解决方案，缺乏动 态性 ，无 法把 既有 的历 史钻井 数据整 合到一 起 ，无法 使钻井经验共享，只能通过专家经验来解决问题 ，局 部性、个体性 比较强，如果借助于云钻井，则可以实 现大批量 、大范 围的钻井技术共享和应用。 云钻井旨在将分散资源集 中使用的思想 ，服务模 式 “ 多对一 ”。 同一集 团下各个钻井公司海量钻井数据 ， 通过 云端平 台共享钻 井数据 ，平 台会 对所有钻 井数 据 进行批处理 ， 提供优化解决方案。 同时更强调“ 多对多” ， 即汇聚分散资源进行管理，同时为多个用户提供定制 化服务。 研发 应用一 体化 。通 过云平 台建立 面 向复 杂钻井 研发设计能力服务平台，从企业内部整合钻井技术经 验、 设备制造 、 软件研发、 现场服务等一体化科研力量。 尤其 针对大 型油公 司和油服公 司各个 研发机 构分散 的 情况 ，利用云技 术建立 统一 的研发平 台 ，充分 利用各 方资源。 云钻井的租赁模式服务。中小油服公司可 以付费 使用大型油服公司云端数据 ，利用平台解决钻井过程 中出现的复杂问题 ，处理出现问题的钻井数据，少走 弯路 ，高效地找出最相近、最优化的解决方案，从而 可以更好地解决中小油服公司钻井服务费用成本问题。 5 2 石油科技论 坛 2 0 1 5年第 3期 2 云钻井平台 2 ． 1 云钻井 系统 面向多用户、基于钻井服务、能商业化运行的云 钻井系统。由云提供端 提供者 、云请求者 使用者 和 云钻 井服 务平 台 中间 组 成 。云提供端 通过 云平 台提供相应服务；云请求端通过云平台提出服务请求； 云钻井服务平台通过用户的需求提供钻井技术 、 安全 、 管理等服务，为用户按需服务。 2 ．2 云钻井体系架构 云钻井系统体系构架借鉴云计算架构也可分为物 理资源层、服务层和应用层 3 个层次 图 1 。 物理资源层 P L a y e r 通过物联网技术 、嵌入 式技术等将钻井设备各个物理资源数据接人到网络中， 实现钻井信息数据、设备数据全面互联 ，为云端提供 输入接 口支持 。 服务层 s L a y e r 将接人到网络的各类数据资 源进行虚拟化 、云端处理计算等各类服务等。 应 用层 U L a y e r 或者称终 端层 ，面向钻井服 务应用层面，通过各类终端系统访问或应用 ，如通过 各类 自动机械装置 、计算机、移动设施等，一般需要 安装相应的云操作系统以实现终端层面的应用。 应 用 层 J圈 圜医 圃[ 垂 匝 亟 囹 l r ⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 i匦稠 幽匝 臣困； i l 室 l 旦 篁 ll 塞 I l 窒 全 l ； 国 ； 虚 拟 资 源 ； 图圃凰⋯ 圈 物理资源 栽 1 图 1 云钻井体 系架构 2 ．3 云钻井服务模式 借鉴云计算平 台的操作系统 、平台软件和云应用 软件 3个技术 层次 ，云钻井 服务模 式可 分为 云基础设 施服务 、云平 台服务 、云软件服务 3 种 服务模式 。 云基础设施服务 为云平台用户提供计算、存储 、 网络和操作系统等基础资源，用户通过网络在平台上 部署或运行各种软件 ，包括相关操作系统和应用业务 霉 掣| | m * 嚣∞| 誊赫豫蟊 赵 阳 等云钻井在石油工程中的应用展望 等，服务模式方便快捷，该服务面向所有用户。 云平台服务 由构建在云基础之上，云计算平台 供应商将业务软件的开发环境 、运行环境作为一种服 务，通过互联提供给用户。用户可以在云基础资源的 基础上根据 自己的需求拓展业务应用，实现对资源的 高度整合。该服务面向各大油公司和油服公司。 云软件服务通过云平台向用户提供软件服务。将 应用软件统一部署在云服务器上，用户根据 自己实际需 求，通过租赁模式定购所需的应用软件服务 ，按定购的 服务量和所有时间向平台支付费用。该服务具有灵活性 好、 资源可扩展性强等优点。 该服务面向中小油服公司。 2 ．4 云钻井管理模式 借鉴云计算平台的管理模式，云钻井也可采用公 有云、私有云和混合云 3种模式。 公有 云 即公共 云钻井 服务 平 台，主要 由大 型油 公司 、大型油服公司或相关协会机构出资运营并建立 公有云服务平台，可以联合或者独立出资，面向中小 油公司或者油服公司免费使用。公有云主要以提供钻 井公共服务为主，如提供相关钻井标准 、钻井参数、 设备参数 、工具服务、招投标等公共资源信息，可为 各个大公司和小公司提供基本信息服务。 私 有云 即私有 云钻井 服务 平 台，主要 由公 司 自 己独立运营，主要适合小型油公司或小型油服公司， 由公司独立控制各个业务并使用各种虚拟化资源和自 动服 务方式 ，比如集 成钻 井相关 软件 、公 司各 个井 的 相关 数据 、公 司管 理数 据等 。同时 ，私有 云对 安全性 提出了较高要求。 混合云即混合云钻井服务平台，是 以私有云为 基础 ，同时结合了公有云服务的优势，是未来云平台 重点发展的方向，可 以成为大多数企业管理数据中心 平 台。混合云平台不仅提供公有公开的服务信息及收 据 ，也可以集成和管理公司内部信息服务等。另外 ， 混合云还可以采用租赁模式来运营，针对中小公司定 制相应的服务并收取费用，节约其运营成本。 3 云钻井主要特征 物联化充分利用物联网把传感器 、控制器、工具 设备 、人员和物资等通过云平台联在一起，为钻井提供 全生命周期活动的组织 、 管理和技术的集成与优化服务。 虚拟化为钻井提供逻辑和抽象的表示与管理服 务，不受各种具体物理限制的约束 ，能够更加有效地 进行管理，节约成本 。 服务标准化为钻井提供全方位的服务，建立统 一 的服务标准，如钻井轨迹设计服务、钻井仿真服务、 随钻优化设计、现场管理服务等。其 目的是为用户提 供优质廉价、按需使用的服务。 协同化通过建立云平 台，将 内部资源和外部资 源整合协同起来，进行协调和统一，并将管理信息系 统融入 云平 台，形 成彼此 间可优化 、灵活 、互联 、互 操作的模块。 智能化云钻井的另一特征是实现全系统、全生 命周期和全方位深入的智能化。通过模拟仿真，智能 化钻井 ， 适时应变能力强， 可确保钻井的精度和准确性。 4云钻井应用基础 利用云钻井平台可以提供钻井服务的远程支持决 策系统，实现智能控制钻井，通过对现场数据、施工 数据等实时传输 ， 建立实时信息传输及预警分析功能， 为远程决策提供信息技术支持。例如 ，在深海等比较 复杂的区域，可 以利用云钻井平台建立钻井模型 ，通 过大数据比对相似钻井案例，对钻井进行优化设计 ， 然后通过智能控制进行 自动化钻井，实时进行钻井修 正 ， 并通过云平台进行远程决策， 充分有效地利用资源。 中国石油化 工集 团公 司 目前 正在开发 的钻 井远 程 决策支持系统 、钻井作业风险控制系统等就是云平台 的初步应用 ， 可将石油工程专家决策 、 井场现场监控 、 钻井生产数据传输 ，以及公司信息管理 、石油公 司及 技 术服 务公 司跟踪 、石 油工 程科 技规划 、石油 工程装 备研发 、石油工程新技术跟踪工程地质数据 、井筒实 时信息、风险知识库等数据信息在云平台上进行综合 一 体化研究 [ 1 3 ] 0钻井服务平台建立后 ，可极大地集成 现有资源，便于开展研发工作，大量节约人力和资金 成本 ，有效提高研究效率。 5 云钻井应用建议 云钻井在油气行业应用前景十分广阔，基于 目前 的基础设施环境 ， 可逐步完善云钻井系统的建立 ， 建议 一 是建立基于研发设计的云基础设施服务。整合 2 0 1 5年第 3期 石油科技论坛5 3 瞻■圈目I 集团内部现有的钻井数据资源、 软件资源、 知识库资源， 建 立面 向复杂钻 井研发设 计 的服务平 台 ，为集 团 内部 各下属企业提供钻井技术能力、 软件应用和数据服务 ， 支持钻井多学科优化、性能分析、虚拟验证等产品研 制活动 ，提升产品创新设计能力。 二是建立基于石油装备制造和服务的云平台服务。 未来全方位服务将成为企业利润的主要来源 ，建立装 备一体化服务支持平台，让企业从单一的工具供应商 向整体解决方案提供商及系统集成商转变，提供装备 研发、服务、监测 、 诊断、维护和维修等一体化服务 ， 促进企业走向产业价值链高端。 三是建 立石 油工程 服务智 能化解决 方案 云软件服 务。整合云计算、大数据、物联网等技术，建立石油 工程技 术服务 云端 ，共 享集 团企业钻 井数据 信息 ，实 时对 比分析数据，进行地层分析 、随钻优化 、设备故 障预测等，优化钻井运维方案，减少钻井时长、降低 设备维修次数等，提高生产运营效率 ，为平台生产运 营创造更加 安全 的作业环境 。 【 参考文献 】 [ 1 ] Th e NI S T d e fin i t i o n o f c l o u d c o mp u t i n g ， n a t i o n a l i n s t i t u t e o f s t a n d a r d s a n d t e c h n o l o g y [ E B／ OL ] ． U． S ． De p a r t me n t o f Co mme r c e ． [ 2 0 1 0 0 9 ] ． h t t p ／ ／ c s r c ． n i s t ． g o v ／ p u b l i c a t i o n s ／ ni s t p u b s ／ 8 0 0 1 4 5 ／S P8 0 0 1 4 5．pd [ 2 ] 汪海阁 ， 刘岩生 ， 王灵碧 ． 国外钻、完井技术新进展 与发展趋势 I 卟 石油科技论坛 ， 2 0 1 3 ， 3 2 5 3 6 4 2 ． W a n g Ha i g e ， Li u Ya n s he n g ， W a n g Li ng b i ． N e w p r o g r e s s a n d de v e l o p me nt t r e n d o f o v e r s e a s d fin g a n d c n mp l e t i o n t e c h n o l o g y I [J ] ． Oi l F o r u m， 2 0 1 3 ， 3 2 5 3 6 4 2 ． 【 3 】 张晓 东 ， 朱正喜 ． 智能钻 井技 术研 究 U I ． 石 油钻 采工 艺 ， 2 0 1 0 ， 3 2 1 1 4 ． Zha ng Xi a o do ng ， Zhu Zhe ng x i ．S t ud y o f i n t e l l i g e nt d r i l l i n g t e c h n o l o g y [ J ] ． Oi l Dr i l l i n g P r o d u c t i o n Te c h n o l o g y ， 2 0 1 0 ， 3 2 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g i c a l De v e l o p me n t o f E n t e r p r i s e ， 2 0 1 3 ， 3 2 9 4 1 4 2 ． [ 7 】 檀朝 东 ， 闫雪峰 ， 邓晗 ， 等 ． 钻井生产远程指 挥物联 网系统设计研 究 中国石油和4 ％ -r - ， 2 0 1 3 ， 2 0 1 2 3 8 4 0 ． Ta n Ch a o d o ng ， Ya n Xu e n g ， De ng Ha n， e t a 1 ．R e mo t e c om ma nd I OT s y s t e m de s i g n r e s e a r c h f or dr i l l i ng o p e r a t i o n [J 1 ． Ch i n a P e t r o l e u m a n d Ch e mi c a l I n d u s t r y ， 2 0 1 3 ， 2 0 1 2 3 8 4 0 ． [ 8 】 陈晓东， 付皖青 ， 周涵 ， 等 ． 下一代互联网技术在石油 石化行业的应用和发展趋势 卟 计算机与应用化学 ， 2 0 1 3 ， 3 0 8 9 1 2 9 1 6 ． Ch e n Xi a o d o n g ， F u W a n q i n g , Zh o u Ha n， e t a 1 ． Th e a p p fi c a t i o m a n d t r e nd s o f t h e ne x t g e n e r a t i o n ne t wo r k t e c hn o l ogy i n p e t r o l e u m a n d p e t r o c h e m i c a l i n d u s t r y U ] ． Co mp u t e r s a n d Ap p h e d Ch e mi s t ry， 2 0 1 3 ， 3 0 8 9 1 2 9 1 6 ． 【 9 】 李松涛 ． 物联网技术在q - 海油的应用 卟 物联网技术 ， 2 0 1 3 ， 3 4 6 6 -6 9 ． Li S o n g t a o ． Ap p l i c a t i o n o f l OT t e c h n o l o gy i n CN OOC 阴． I n t e r n e t o f T h i n g s T e c h n o l o g i e s ， 2 0 1 3 ， 3 4 6 6 6 9 ． [ 1 o ] 卢宁 ． 浅议钻井生产信息化建设的发展 卟 中国新 技 术新产品 ， 2 0 1 2 ， 2 0 1 9 1 0 5 ． Lu Ni ng． D i s c c u s i o n o n de ve l o pme n t of dr i l l i ng i n f o rm a t i o n c o n s t mc t i o n U ] ． C h i n a Ne w T e c h n o l o g i e s a n d P r o d u c t s ， 2 0 1 2 ， 2 0 1 9 1 0 5 ． [ 1 1 ] 沐峻丞 ， 檀朝 东 ， 黄 晶涛 ， 等 ． 运 用物联 网技 术构建 数 字换油 田 U ] ． 中国石 油和化 工 ， 2 0 1 0 ， 1 7 9 5 3 5 5 ． Mu J u n c h e n g ， Ta n Ch a o d o n g ， Hu a n g J i n g t a o ， e t a 1 ． Us i n g I OT t o b u i l d d i g i t a l o i l fi e l d [ J ] ． Ch i n a P e t r o l e u m a n d Ch e mi c a l I n d u s t r y ， 2 0 1 0 ， 1 7 9 5 3 5 5 ． [ 1 2 ] 赵保 文 ． 新 型钻 井技 术发展研 究 U 】 _ 中 国石油和化 工标 准与质量 ， 2 0 1 3 ， 3 3 5 7 1 ． 赵阳等 云 钻 井 在 石 油 工 程 中 的 应 用 展 望 I Zh a o Ba o we n． D e v e l o pme n t a nd r e s e a r c h f o r ne w d r i l l i n g t e c h n o l o g y [J ] ． Ch i n a P e t r o l e u m a n d Ch e mi c a l S t a n d a r d a n d Qu a l i t y ， 2 0 1 3 ， 3 3 5 7 1 ． 【 1 3 ] 曾义金 ． 石油工程新技术青年论坛论文集[ c ] ． 北京 中国石化 出版社 ． 2 0 1 4 7 6 6 8 0 1 ． Ze n g Yij i n ， Yo u t h p r o c e e d i n g s o f n e w t e c h n o l o g y o f p e t r o l e u m e n g i n e e r i n g [ C] ． Be ij i n g Ch i n a P e t r o c h e mi c a l Pr e s s Co． Lt d． ， 2 01 4 7 6 6 -8 0 1 ． 收稿 日期2 0 1 4 0 7 1 5 改回日期 2 0 1 5 0 4 1 4 Pr o s pe c t f o r App l i c a t i o n o f Cl o ud Dr i l l i n g i n Pe t r o l e um Eng i ne e r i ng Zh a o Ya n g ， Zh a o Gu f a n， Li J i n g ，Ya o Yu nf e i S i n o p e c R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g ， B e ij i n g 1 0 0 1 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t To s ha r e t e c h n o l o g i c a l r e s o u r c e s a n d i mp r o v e e ffic i e n c y o f t e c hn o l o g i c a l d e v e l o p me n t an d p r o d u c t i o n o p e r a t i o n a s we l l as a d o p t n e w i n f o r ma t i o n t e c hn o l o g y ,s u c h as c l o u d c o mp u t i n g ,I OT a n d bi g d a t a ,a n e w mo d e l f o r d r i l l i n g s e r v i c e b ase d o n n e t wo r k t e c hn o l o gy c l o u d d r i l l i n g i s e s t a b l i s h e d i n t h e l i g h t o f o i l d r i l l i n g e n g i n e e ri n g c o mp l e x i t i e s ．Th i s p a p e r i nt r o d u c e s the d e f i ni t i o n o f c l o u d d r i l l ing an d i t s d i ffe r e n t i a t i o n fro m t h e e x i s t i n g d ril l ing mo d e 1 ．Cl o u d d r i l l ing s ys t e m i s c o mp o s e d o f c l o u d ． p r o v i d ing t e r mina l ， c l o u d r e q u e s ter an d c l o u d d ril l ing p l a t f o r m．T h e c o n fig u r a t i o n o f the s y s t e m inc l u d e s p h ys i c a l r e s o urc e s z o n e ， s e r v i c e z o n e a n d a p p l i c a t i o n z o n e ． Th e s e rvi c e s mo d e l i s d i v i d e d int o i n f r a s t r u c t u r e s e rvi c e ，c l o u d p l a t f o r m s e rvi c e a n d c l o u d s o i t wa r e s e r v i c e ． Th e s e r v i c e p l a t f o rm i s man a g e d in t h r e e p a t t e r n sp u b l i c c l o u d ，p r i v a t e c l o u d a n d mi x e d c l o u d a nd c h a r a c t e r i z e d wi th I OT ,v i r t u a l i z a t i o n ，s e r v i c e s t a n d a r d i z ati o n ， c o o r d ina t i o n a n d int e l l i g e n c e ．Th e p a p e r a l s o c o me s u p wi th s u g g e s t i o n s o n s t u d y an d d e v e l o p me n t o f o i l e n g i n e e ri n g tec hn o l o gy f o r c l o u d d r i l l ing ，ma n u f a c t u r e o f e q u i p me n t ， and a d o p t i o n o f i n t e l l i g e n t s o l u t i O n s ． Ke y wo r d s c l o u d d r i l l i n g ， c l o u d c o mp u t i n g ， i n t e l l i g e n t d r i l l i n g ， c l o ud p l a t f o rm ，o p e r a t i o n a l p a t t e r n， n e t wo r k 上接 第 3 2页 Op i n i o n s o n Pa t e n t M a n a g e me n t o f Oi l fi e l d Xi a La n S c i e n c e T e c h n o l o g y D e p a r t me n t o f S i n o p e c J i a n g s u O i l fi e l d C o mp a n y , Y a n g z h o u 2 2 5 0 0 9 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e pa t e n t a p pl i c a t i o n s o f J i a n g s u Oi l fie l d a r e o n t h e r i s e ye a r b y y e a r wi t h mo r e e ffo r t s f o c us i n g o n p a t e n t ma n a g e me n t ．Th i s a r t i c l e b r i e f s a b o u t t h e p r e s e nt c o nd i t i o n s o f pa t e n t d e v e l o p me n t an d ma n a g e me n t a t J i a n g s u Oi l fie l d ． De s p i t e a l a r ge q u a n t i t y o f p a t e n t s ， t h e r e a r e s o me p r o b l e ms a t t h e p r e s e n t t i me ，s u c h a s l o w q u a l i t y, l o w c o n v e r s i o n r a t e o f p a t e n t ，i mp e r f e c t i n c e n t i v e me c h a n i s m，i n a d e q u a t e e n t h us i a s m of t e c h n o l o g i c a l r e s e a r c h e r s ，a n d i n a c c ur a c v o f ma i n p o i n t s i n p a t e n t a p p l i c a t i o n ma t e r i a l s ． Thi s a rti c l e p u t s f o r wa r d s o me r e l a t i v e s u g g e s t i o n s o n p r o mo t i o n o f pa t e n t k no wl e d g e ， i mp r o v e me n t o f t e c hn o l o g i c a l p r o f e s s i o n a l s ’a wa r e n e s s o f pa t e n t s ， a n d pe r f e c t i o n o f ma n a g e me n t p r o c e s s a n d me t h o d s ．I t i s n e c e s s a r y t o s t e p u p d e v e l o pme n t o f pa t e n t t e c h no l o g y a n d a p p l i c a t i o n o f p a t e n t e d t e c h n ol o g y , i mp r o v e t h e i n c e n t i ve me c h a n i s m t o s t i mul a t e e n t h us i a s m o f t e c hn o l o g i c a l r e s e a r c he r s f o r i n v e n t i o n a n d c r e a t i o n ，i n c r e a s e t e c h n o l o g i c a l c o n t e n t o f p a t e n t s ， a n d i mp r o v e t h e q u a l i ty o f p a t e n t - ma n a g e me n t p e r s o n n e 1 ． Ke y wo r d s o i l fie l d ， p a t e n t ， c o n v e r s i o n r a t e o f p a t e n t ，i nc e n t i v e me c h a n i s m 2 0 1 5年第 3期 石油科技论坛5 5