世界钻井技术发展分为经验钻井、科学钻井、自动化钻井和智能化钻井４个阶段。根据这种划分，自动化钻井仅指钻台设备的自动控制，智能钻井则要通过计算模型和智能决策技术形成控制指令，达到自治式闭环控制钻井。

自动化钻井技术的发展最早源于“计算机控制的钻井”。早在２０世纪６０年代，人们开始探索用计算机程序控制钻机设备。１９６９年，实施了一套基于钻压转速控制的计算机控制钻井系统，其通过短间隔的钻速测试、参数优化和钻压扭矩调整等系列步骤实现控制钻井，达到低成本钻井的目的，但由于各种条件的限制，试验并未能持续。

２０世纪８０年代后期，随着传感器技术的发展，业界又看到了希望，并开始新一轮技术试验。设计了一套计算机控制的钻井系统，该系统使用了３５种模拟输入传感器、７种数字输入仪器、５种模拟输出仪器和５种数字输出仪器，尽管试验取得了一些激动人心的效果，但因传感器的可靠度和准确度以及成本问题而终止。直至２０１０年前后，各大关键技术逐渐成熟，先进的自动化和通信技术已经逐渐从实验室走向钻台，钻井过程正在朝自动化智能化方向发展,单项技术走向整合，新的技术组织、服务公司和现场试验项目不断涌现。

一、国外整体技术最新进展

1、技术研究重点及最新进展

钻机设备自动化

交流变频驱动技术的出现是个重大突破，使得机器控制变得更加灵活。钻机设备自动化的主要功能如下。旋转：顶驱自动控制能力由扭矩控制算法（用于减轻黏滑运动）实现，该算法可以最大限度地减少人工输入。起升：起升系统包括绞车、齿轮齿条和水力活塞。电驱动绞车能实现升降补偿，电驱动永久磁铁马达能实现自动故障锁定。起下管柱：这是重复次数多且在钻台上最危险的工作，目前大部分钻机没有实现自动起下。接单根：通过３Ｄ界面远程控制无人值守接单根，下步研制远程控制接ＢＨＡ。泵送：钻井泵要有电驱动且具有适应于不同状态的协议，比如阶梯式速率。钻井液处理：混浆和处理设施可以实现连续的钻井液性能调控，减少人的干预。井控：紧急断开系统和防喷器等。

2、　通信技术

通信系统是ＤＳＡ的神经，通过它实现自动化钻井生态中各部分之间互联互操作。井下通信主要是测控仪器设备之间以及仪器与地面系统之间的通信。该领域一直是井下测控系统的技术瓶颈，目前比较成熟的是钻井液脉冲和电磁波，智能钻杆是一个业界看好的技术。

智能钻杆

数据传输具有高速、稳定和低延时的特点，还可实现双向传输，为更多参数测量传输和控制指令的下达提供了有效途径。目前商业应用的智能钻杆传输速率为５７ｋｂｉｔ／ｓ。

3、　仪器与测量系统

要使测量仪器完全适应ＤＳＡ的应用场景，必须从以下方面对现有仪器进行研究改进：

①完整性。每个仪器必须能检测到全部状态下的数据。

②逻辑性。依据当前的作业状态选择对应的测量仪器（位置）。

③精度。充分的信息以评估精度（尤其是估算的）及仪器校准。

④换算。充分的信息用以更正测量信息。

4、　控制系统

控制系统包括网络、控制系统（电、机械、水力）和自调节系统等。未来的钻井控制系统必须能理解钻井过程并给操作工提供建议，甚至更高水平的机器智能提供人机交互。控制系统还在钻井执行系统中承担重要作用，与模型、模拟和数据采集系统紧密结合。以钻井全过程管理替代单一设备的管理；利用数据驱动方法和基于物理的算法处理内在的不确定性。

二、国内主要技术进展

1、　硬件系统

国内钻机装备制造商（如宝鸡石油机械有限责任公司）研制了管柱自动化处理系统、远程电子双集成司钻和钻机集成控制系统，在测量系统方面，国内众多研究机构开展了综合录井仪、ＭＷＤ、ＬＷＤ、ＥＭ?ＭＷＤ、ＦＥＷＤ和智能钻杆等技术研究，总的来说，国内拥有自主知识产权的仪器所能测量的参数比国外少得多，井下传输方面仅钻井液脉冲和电磁波技术比较成熟。井下参数的测量传输技术仍是国内ＤＳＡ的主要技术瓶颈。

2、　软件系统

国内钻井软件研发大多偏重于钻井设计，远程决策与模拟控制方面的自研软件较少，主要集中在录井数据远程监测和地质导向方面，部分系统在钻井风险控制方面有了新进展。

中石油长城钻探公司开发的远程控制录井系统

将现场采集的传感器、烃类气体、音频和视频数据传输给双向传输系统和现场录井系统，通过远程无线网络将数据实时传回基地；基地技术支持中心通过远程同步控制系统对现场设备进行控制，完成远程数据实时采集、监控、专家分析和诊断等过程的操作与分析，实现基地与现场的一体化录井作业。

三、借鉴与经验

1、借鉴：

①尊重技术发展的客观规律，前瞻研究、总体设计、模型研究、软件研发试验、每个阶段的研究人员都可能不同，不过度追求短期效益，锲而不舍长期持续投入，最终都能取得良好效果。

②软件不成熟时期，很少只提供软件单项服务，而是把软件与传统技术集成起来提供服务，在验证改进软件的同时，提升了整体服务能力，进而催生新的服务项目。

2、不足

国内存在的不足

①自主产权的井下随钻测量仪器所测参数较少，井下随钻测量应用普及率较低，难以提供全面准确的实时数据。

②计算模型的准确性、全面性和现场适用性需要改进。

③对数据的全面性、准确性要求低，信息共享通道不畅，制约了软件发展。

④由于国内的钻井管理模式局限，技术人员仍然集中在井场，对ＤＳＡ新技术尤其是软件的依赖程度也不高，导致驱动力不足，技术发展缓慢。

３　技术发展趋势与建议

发展趋势

（１）自动化钻井技术研究重点已经从井场装备自动化向钻井过程模拟仿真、钻井方案优化、远程决策与控制领域迈进，体现出明显的智能化趋势。

（２）自动化钻井各项关键技术发展到新的阶段，已经开展该领域技术研究的油公司、油服公司和装备制造商已经联合起来，推动自动化钻井技术标准及技术发展路线的制定，业界对此寄予了很高的期望。

（３）井下地质与工程参数的准确全面测量技术、地面与井下的双向高速可靠通信技术仍然是自动化钻井技术的瓶颈。

（４）自动化钻井技术的发展正在逐渐改变传统的业务模式等新的业态和新的技术服务模式。

建议

（１）自动化智能化钻井技术发展势不可挡，但针对这项覆盖面广且极其复杂的技术，急需进行顶层设计，同步布局装备、工具、仪器和软件的研发，满足当前和未来的技术需求。

（２）国内钻井现场施工与技术支持队伍条块分割、技术人员集中在井场的传统模式，这在一定程度上影响了对自动化智能化钻井技术发展的敏感性，因此国内的业务模式也急需变革。