能源需求持續(xù)增長與資源開發(fā)難度不斷加大，析巖采油工程作為油氣開采的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，面臨著地質(zhì)條件復(fù)雜、設(shè)備故障頻發(fā)、安全風(fēng)險高等諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)監(jiān)測手段存在數(shù)據(jù)采集不全面、分析滯后等問題，難以滿足高效、精準(zhǔn)的開采需求。全域感知賦能的井下孿生智能監(jiān)測體系，為解決這些問題提供了創(chuàng)新思路。
析巖采油工程面臨的挑戰(zhàn)
析巖采油工程所處地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，地層壓力、流體性質(zhì)等參數(shù)動態(tài)變化，增加了鉆井、采油等作業(yè)的風(fēng)險。同時，井下設(shè)備長期處于高溫、高壓、腐蝕性環(huán)境中，故障發(fā)生率較高，導(dǎo)致非計劃停機，影響生產(chǎn)效率。此外，安全監(jiān)管依賴人工巡檢，效率低且易遺漏隱患，難以實現(xiàn)實時、精準(zhǔn)的風(fēng)險防控。
全域感知與析巖采油工程井下孿生的融合
全域感知強調(diào)對采油工程全流程、全要素的數(shù)據(jù)采集與整合，包括地質(zhì)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。數(shù)字孿生技術(shù)則通過構(gòu)建虛擬模型，實現(xiàn)物理實體與數(shù)字模型的實時映射與交互。將全域感知與數(shù)字孿生技術(shù)融合，可構(gòu)建一個全面、精準(zhǔn)、實時的智能監(jiān)測體系。
智能監(jiān)測體系的關(guān)鍵技術(shù)路徑
多源數(shù)據(jù)采集與融合：部署高精度傳感器網(wǎng)絡(luò)，實時采集地質(zhì)參數(shù)（如壓力、溫度）、設(shè)備狀態(tài)（如振動、轉(zhuǎn)速）、環(huán)境數(shù)據(jù)（如氣體濃度）等。利用邊緣計算節(jié)點對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量與可用性。
高精度數(shù)字孿生模型構(gòu)建：基于三維地質(zhì)建模與設(shè)備仿真技術(shù)，構(gòu)建析巖采油工程的全生命周期數(shù)字孿生模型。該模型涵蓋地質(zhì)結(jié)構(gòu)、設(shè)備運行、工藝流程等，可實現(xiàn)地層壓力、流體流動的動態(tài)模擬，為風(fēng)險分析與決策提供依據(jù)。
智能分析與預(yù)警：集成機器學(xué)習(xí)、多物理場耦合仿真算法，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析。通過構(gòu)建風(fēng)險預(yù)測模型，識別潛在的安全隱患與設(shè)備故障模式，提前發(fā)出預(yù)警，并聯(lián)動應(yīng)急預(yù)案，指導(dǎo)現(xiàn)場人員采取措施。
可視化與交互界面：開發(fā)直觀、易用的可視化界面，將監(jiān)測數(shù)據(jù)、分析結(jié)果以圖表、動畫等形式展示。同時，提供交互功能，允許用戶對監(jiān)測模型進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，增強系統(tǒng)的靈活性與適應(yīng)性。
實施策略與預(yù)期效果
分階段實施：首先在試點區(qū)域部署傳感器網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，驗證數(shù)據(jù)采集與融合的可行性；然后逐步構(gòu)建數(shù)字孿生模型，開展智能分析與預(yù)警功能測試；最后在全油田推廣應(yīng)用，實現(xiàn)全域感知與智能監(jiān)測。
人才培養(yǎng)與團(tuán)隊建設(shè)：加強與高校、科研機構(gòu)的合作，培養(yǎng)一批既懂采油工程又懂?dāng)?shù)字技術(shù)的復(fù)合型人才。組建專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的研發(fā)、維護(hù)與優(yōu)化。
預(yù)期效果：通過智能監(jiān)測體系的構(gòu)建，可實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警準(zhǔn)確率提升至90%以上，非計劃停機時間減少30%以上；地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警響應(yīng)時間縮短至15分鐘內(nèi)，人員傷亡率下降50%以上；同時，提高生產(chǎn)效率，降低運維成本，為油田企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
在這場技術(shù)革新的浪潮中，捷瑞數(shù)字及其自主研發(fā)的伏鋰碼云平臺發(fā)揮著舉足輕重的作用。伏鋰碼云平臺全域感知賦能的析巖采油工程井下孿生智能監(jiān)測體系，是采油工程領(lǐng)域的一次重大技術(shù)革新。通過技術(shù)融合與創(chuàng)新，可實現(xiàn)風(fēng)險從“事后處置”向“事前預(yù)防”的轉(zhuǎn)變，為能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供堅實保障。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與應(yīng)用場景的拓展，該體系將發(fā)揮更大的作用，推動能源產(chǎn)業(yè)向智能化、綠色化方向轉(zhuǎn)型。
