攻克世界难题全国首套井下燃爆压裂机器人研发成功

近日，记者从成都理工大学获悉，该校地质工程一体化及装备团队历时四年研发出的全国首套井下燃爆压裂机器人在天府永兴实验室亮相。

成都理工大学

据悉，该项目是由成都理工大学能源学院（页岩气现代产业学院）副院长朱海燕教授带领研发团队首次提出将水平油气井下牵引机器人与靶向爆炸-水力复合压裂方法结合，研发的井下燃爆压裂机器人实现了油气井下机器人的牵引力及牵引速度等各项性能指标的全球领先，为解决小空间、低信号等复杂井下作业环境难题提供新的解决路径。

“目前，我国油气勘探开发对象由传统中高渗油藏，发展到低渗透直至致密等非常规资源，资源开采难度增大，面对日益复杂的勘探对象，创新储层改造技术是发现资源和增加储量的必经之路。”朱海燕介绍道，但我国开发技术装备受制于人，原创性、引领性、颠覆性技术相对偏少，尤其是对水平井智能化开采及燃爆压裂的设备亟需创新。

朱海燕教授团队参加机器人中试

“因此，学校利用学科优势和优质实验平台，积极开展围绕井下机器人技术、结构、信号控制方面的综合研究。”据介绍，朱海燕教授团队主要针对非常规油气水平井压裂的复杂井下情况进行压裂的难点攻克，致力于在致密的地层中构建油气的“高速公路”。地层越往深，勘探开发难度越大，井下燃爆压裂机器人需要在微小井眼中“撑得住、拖得动、行得稳。”

朱海燕教授团队研发的井下燃爆压裂机器人能够携带连续油管安全高效往返狭小井下，打通“高速路线”；其在尽可能大的牵引力下，能够携带更多的燃爆剂，形成破碎带，创造多个“高速路口”；也能在超高温高压下控制其灵敏返回的同时，进行水力压裂，扩大“高速公路”的范围。为实现储层的充分改造、提高油气开采率提供了新的思路。

据介绍，团队首创的复杂井筒自适应井下牵引机器人结构，攻克了12cm直径狭小空间设计的世界难题，为机器人实现更大的牵引力、稳定控制提供必要基础。为了使微小井眼水平井连续油管钻机器人在井下更好控制，团队还研发了能够对钻井机器人的速度进行无线远程控制的控制系统，“也就是一种微型液压控制系统”，攻克世界难题全国首套井下燃爆压裂机器人研发成功朱海燕说。在信号传输方面的相关研究的进展中，团队也开发了基于双向生成对抗神经网络的参数识别与测控系统，攻克了数千米地下信号传输差的世界难题，实现了的信号的实时传输。

据了解，近年来受钻完井技术及井下智能作业装备的进步影响，在非常规油藏开发方面，为达到增产和提高采收率的目的，水平井的开采方式已经是替换原有开发手段的重要方法，也处于研究的焦点。“比如复杂裂缝在扩展过程中怎么去监测、反演和施工参数优化，特别是压后的反演，裂缝形态到底是什么样？如何考虑动态地应力场的问题，也就是母井和新井之间的干扰、新压裂的井上层和下层之间的干扰等？针对我国储层特点，如何对传统压裂进行改造升级？通过不断地技术创新和多领域合作发展，对后续非常规油藏的高效开发具有重要指导意义。”朱海燕说。

机器人主要作业部位三维展示

团队研发的井下燃爆压裂机器人能够携带连续油管安全高效往返狭小井下，打通“高速路线”；其在尽可能大的牵引力下，能够携带更多的燃爆剂，形成破碎带，创造多个“高速路口”；也能在超高温高压下控制其灵敏返回的同时，进行水力压裂，扩大“高速公路”的范围。为实现储层的充分改造、提高油气开采率提供了新的思路。

据介绍，团队首创的复杂井筒自适应井下牵引机器人结构，攻克了12cm直径狭小空间设计的世界难题，为机器人实现更大的牵引力、稳定控制提供必要基础。为了使微小井眼水平井连续油管钻机器人在井下更好控制，团队研发了能够对钻井机器人的速度进行无线远程控制的控制系统，“也就是一种微型液压控制系统”，朱海燕说。在信号传输方面的相关研究的进展中，团队也开发了基于双向生成对抗神经网络的参数识别与测控系统，攻克了数千米地下信号传输差的世界难题，实现了的信号的实时传输。

近年来，受钻完井技术及井下智能作业装备的进步影响，在非常规油藏开发方面，水平井的开采方式已经是替换原有开发手段而达到增产和提高采收率的重要方法。目前，非常规油藏采用长井段的水平井与大面积的体积压裂的改造方式进行开发处于研究的焦点。

“比如复杂裂缝在扩展过程中怎么去监测、反演和施工参数优化，特别是压后的反演，裂缝形态到底是什么样？如何考虑动态地应力场的问题，也就是母井和新井之间的干扰、新压裂的井上层和下层之间的干扰等？针对我国储层特点，如何对传统压裂进行改造升级？通过不断地技术创新和多领域合作发展，对后续非常规油藏的高效开发具有重要指导意义。”朱海燕说。