一、研究所概况

长江大学智能钻井研究所聚焦深水深层、非常规油气钻完井技术智能化关键科学问题，依托学校在石油工程、电子信息工程、计算机科学等领域的学科基础和资源优势，建成攻关“智能钻井工程”重大科学问题和关键“卡脖子”技术难题青年创新团队。研究所秉持“互利互补、共同发展（TEAM：Together Everyone Achieves More）”理念，融合流体力学、管柱力学、计算机、数学、电子信息等多个学科领域，建成了一支包括教育部青年人才、湖北省杰青、SPE Cedric K. Ferguson奖章和孙越崎青年科技奖获得者、湖北楚天学者等在内的高水平研究队伍。现任所长为张菲菲教授，现有教职工11人，其中教授3人，副教授5人，讲师3人。团队建成了智能钻井流固耦合模拟测试平台和钻前智能设计-钻中实时监测-钻后自动分析一体化技术及软件系统，承担了国家重大专项、国家自然科学基金和三大石油公司的多项科研课题，形成了井眼轨迹修正与实时优化技术、井下工具动力学响应与调控技术、钻头高效破岩机理及随钻岩石特性识别技术、井筒多相流动模拟与井筒压力控制技术、井眼清洁与水力参数优化技术、数据-机理联合驱动的动态数字井眼与风险智能识别技术、“钻前设计-钻中监测-钻后优化”软件平台等特色技术，荣获省部级科技奖励一等奖1项、二等奖2项、国际奖励2项。团队致力于智能钻井理论与国产核心算法软件研发，为推动我国钻井行业智能化进程贡献算法“芯”。

二、教师名录

教授：张菲菲、王越之、朱忠喜

副教授：张迎进、王学迎、娄文强、王茜、张聪

讲师：余义兵、王怡迪、肖娜

三、主要研究方向

研究方向一：井眼清洁与智能模拟技术

首次提出了环空中岩屑的四种流动演化新模态：固定岩屑床、波状岩屑床、堆积沙丘、分散流型，建立了适用于从水平到竖直全倾角范围的岩屑运移流型图和流型判断方法；构建了井下原位环境岩屑-管柱-井壁耦合作用模型，建立了基于物理信息神经网络的不规则井眼岩屑运移模型，形成了井塌、掉块等复杂条件下不规则井眼清洁高效评估方法和施工措施推荐。

研究方向二：数据-机理联合驱动的智能井下流动监控技术

建立了针对油气井工程的多源数据冲突处理机制，提出了地面-井下多源数据与钻井机理模型联合驱动的动态数字井眼构建技术，研发了“一井多模型”精细化智能动态修正理论，形成了考虑数据不确定性、物理模型、时序数据特征的多视角井下流动异常智能风险预警和异常诊断决策方法。

 

研究方向三：井眼轨迹修正与实时优化技术

面向密集井网与复杂构造条件下的定向与防碰控制，构建了基于邻井距离与分离系数实时扫描的井眼交碰概率量化评估模型，研发了狗腿度、地层特征、工具能力等多元约束的井眼轨迹自动优化方法。

研究方向四：油气井管柱力学及钻井优化应用

基于非线性有限元理论开发了钻柱力学模拟计算平台，可分析钻柱的静态和动态受力及变形，并在此基础上进行了钻井优化深度开发，包括：（1）结合钻进趋势法开发了底部钻具组合（BHA）造斜率预测方法，可进行防斜打直、强稳斜、增斜和降斜BHA设计，支撑了新疆油田超深井钻井提速；（2）进行钻柱摩阻扭矩、应力、疲劳系数等计算，并可结合实时数据进行起下钻摩阻监测、卡钻监测；（3）结合模拟数据和机器学习算法，开发了井下恶劣振动工况识别方法，指导钻参优化，提高井下工具寿命和钻井效率。

研究方向五：钻头高效破岩机理及随钻岩石特性识别技术

基于Voronoi划分法构建了多晶粒、含边界以及各向异性的岩石模型，并插入Cohesive单元，形成钻进过程岩石动态裂纹扩展可视化模型，探究钻井工程参数与岩石物性的交互响应机制，建立基于工程参数的随钻岩石特性识别算法，形成多源信息协同验证的高精度随钻地层岩石特性智能识别技术。

 

研究方向六：井筒多相流动模拟与井筒压力控制技术

提出了井筒多组分多相流动压力-速度联合解耦的高精度数值求解算法，研发了多边界复杂流动通道多相流动瞬态模拟软件，建立了救援井、压回法、置换法、顶部压井、修井压井等非常规压井参数优化设计方法，相关算法模块已集成到中海油“海油云”平台。

研究方向七：自主产权一体化智能钻井分析软件系统

研发了自主知识产权跨平台、多用途钻井全周期智能分析软件系统，实现了钻前方案设计、钻中风险监测、钻后自动分析的钻井施工全流程覆盖，核心算法支撑三大石油公司相关钻井设计软件平台建设，被挪威国家石油公司（Equinor ASA）引入到其钻井数据监测平台实现技术反向输出，解决了国家钻井行业软件被国外技术“卡脖子”的问题。

研究方向八：井筒流动漏失检测与压力控制技术

建立了一套高效快速定位井漏位置的压力波测试方法，实现无下井工具的地面快速、准确检测与漏失定位，降低井漏检测施工强度，消除井下测量诱发复杂风险无需停工单独测试，减少检测成本实时测试，提高检测时效性。提出了井筒热-流-固耦合的井壁稳定评价模型，为高温高压高应力地层钻井提供理论和技术支持；设计了一套高密度钻井液除气系统，提高除气效率，消除了高压气井钻井过程中的井控风险。

四、代表性科研成果

（一）科研项目

研究所承担完成国家级课题9项、省部级重点项目4项、国际合作与横向课题40余项。

序号	项目名称	项目类别	起止时间
1	超万米绳索取心智能绳缆关键技术研究	深地国家科技重大专项	2024-2027
2	大位移井钻进过程中动态岩屑运移与钻柱受力耦合机理研究	国家自然科学基金面上项目	2018-2022
3	不规则井眼中岩屑运移机制及建模方法研究	国家自然科学基金面上项目	2024-2027
4	井下节流气体钻井井筒流场和温度场研究	国家自然科学基金面上项目	2015-2018
5	激励压力波漏层定位理论研究	国家自然科学基金青年基金	2013-2015
6	不规则井壁下BHA振动模式和激励源智能识别方法研究	国家自然科学基金青年基金	2024-2026
7	救援井压井多相流动时空演化机制与参数优化方法	国家自然科学基金青年基金	2025-2027
8	大尺寸井眼重稠浆携岩机理与清洁参数优化方法研究	国家自然科学基金青年基金	2025-2028
9	波纹形仿生PDC切削齿高效破岩机理与齿损伤识别方法	国家自然科学基金青年基金	2025-2028
10	Real-time Hole Cleaning Monitoring	海外项目（挪威国家石油公司）	2019-2021
11	鄂西页岩气长水平井智能钻井数字孪生技术及装备研究	湖北省重点研发计划	2023-2027
12	智能钻井理论研究与系统开发	湖北省高等学校优秀中青年创新团队计划项目	2021-2025
13	页岩气大位移井动态井眼清洁机理及智能监测算法研究	湖北省科技计划项目	2019.9-2021.12

（二）论文及专著

研究所在CEJ、SPEJ、POF、石油勘探与开发、JPSE、JNGSE等行业内顶级期刊发表学术论文115篇，其中SCI/EI索引69篇，出版专著4部。

（三）授权专利及软件著作

研究所围绕钻完井井筒多相流动、钻井风险实时预警与异常诊断技术获发明专利30余项、登记软件著作权10余项。

五、荣誉及奖励

研究所在智能钻井理论与算法、动态数字井眼构建、钻井风险实时预警及国产化软件平台等方面取得重要突破，获省部级科技奖励一等奖1项、二等奖2项、国际SPE Cedric K. Ferguson奖章、孙越崎青年科技奖等。