黄哲
胜利工程钻井院博士后
中国石化优秀青年科技创新人才
▇如何让在地层中穿行的钻头具有感知能力，如何在钻头内进行振动、转动、钻压、扭矩等关键参数的测量？这是胜利石油工程公司黄哲在过去两年里一直苦苦思索的问题。
这是打通迈向智能钻井的关键一环。
让科技赋予钻头“感知力”
提速增效始终是钻井追求的目标，如何在钻进过程中获取钻头的真实参数，为提高钻头破岩效率提供数据支撑，一直是胜利石油工程公司钻井工艺研究院青年博士后黄哲苦苦思索的课题。
现阶段，依靠安装在螺杆上游的测量装置获得的数据存在不足，难以提供真实可靠的提速提效分析。黄哲把目光投向国际上采用的智能钻头产品，但经深入调研，国外智能钻头主要为探管式与偏置式两种设计思路，前者仅能进行运动参数的测量，后者存在应力参数解耦难度巨大的问题。
这似乎是智能钻头技术的两难选择。
“与其跟在老外后面吃灰，不如奋起直追、弯道超车。”黄哲决定带领团队，另辟蹊径研发国产智能钻头。
“根据刚体运动理论，钻具上任意位置的振动、转动参数可由刚体运动方程描述。也就是说，如果通过合理的传感器排列布置，获得9组线性无关的测量数据，就能够通过数学方法对钻头整体的运动参数进行反演分析……”
黑板上的阵列画了又擦，推演公式的草纸摆了一地，经过数月的交流讨论与公式推导，黄哲团队设计出多种实现方案，却在后续论证中纷纷败下阵来。
那些日子，同事们每每听到黄哲办公室里传来碎纸机的声音，就知道博士的方程又没解出来。反复的调研、思考、推倒重来，团队似乎陷入了一个“怪圈”。
“五一”劳动节期间，黄哲决定给大伙放个假，放松一下紧张的大脑。他与三五好友在网上小聚，聊生活、打游戏，游戏里火炮弹道从立体到平面的视角切换，促使他脑袋中灵光一闪。
黄哲匆匆跑回办公室进行设计推导验证，最终明确了棱柱式的阵列结构。困扰他许久的阵列方程欠定无解、阵列载体与钻头结构矛盾、模块嵌入钻头接箍难题，以及钻压、扭矩、弯矩的解耦等一系列问题全部迎刃而解。
解决阵列与结构方案只是技术路线的第一步，数据的推算方法则是拦在黄哲面前的第二道难题。
引入随机噪声开展数据测试后发现，当前算法在转速求解上受噪声干扰严重。究其根本，是因为算法中没有考虑各物理参量间的内部联系。于是，黄哲又引入物理约束进行了数据校正，结果表明，基于新方法的推算误差显著降低。
两年时间，黄哲团队针对不同的应用需求，陆续开发了探管式、偏置式、阵列式三种方案的智能钻头测量系统，为推动我国智能钻井技术进步贡献了三块重要的“拼图”。
年，黄哲团队研发的智能钻头先后在牛页、义页、渤深等重点区块进行了现场试验，累计入井7井次，振动、转动、井斜、井温等多参数测量的数据完整、特征鲜明，初步实现了钻头真实工况听诊，并且通过关键参数的超前预测与云图绘制，锁定了钻井参数优化区间。
“我们还仿照鸟群捕食信息共享策略，建立了多目标的钻井参数方案评价模型，探索了智能钻井参数的优化决策方法”，黄哲介绍说：“这样一来，就可以通过钻前分析和钻时校正，为全自动钻机提供送钻参数路线，规避井下风险、提高钻井效率。”
智能钻头取得了重大突破，黄哲又马不停蹄地朝着下一个目标迈进：以智能钻头参数感知为突破口，继续开展井下工具主动控制与地面钻井参数优化决策技术研究，努力形成以钻头参数采集-分析-控制-优化“四位一体”的智能钻头参数感知与优化控制技术，彻底打破国外技术垄断与数据封锁！
风劲潮涌，自当扬帆破浪；任重道远，更需策马加鞭。捧着集团公司优秀青年科技创新人才的殊荣，黄哲再次闯入科技迷宫潜心求索，以青春的名义在新时代的画卷上绘就新的使命与担当。
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供稿单位：胜利石油工程公司
文字：徐智华、黄哲
原标题：《黄哲：让科技赋予钻头“感知力”》