钻井工程是油气资源勘探开发过程中的重要一环,钻井的质量在极大程度上影响着后续油气开采的效率、质量和安全性。钻井仪表对于钻井工程有着重大意义,可以监测各项钻井数据,辅助和指导工人操作,降低能源消耗,防范和规避安全事故风险等。钻井现场存在着设备分散、需要监测的参数繁多以及沟通不便等问题,传统的机械式或液压式的钻井仪表已不能满足对钻井效率的要求且不利于安全管理。本文针对多功能集成的钻井工程数字化监控系统进行相关研究。首先,针对钻井工艺流程、井场环境特点和存在的问题,结合钻井工程队提出的需求,进行了钻井工程数字化监控系统的需求分析,提出了一套基于CAN、485双总线和双机冗余的钻井工程数字化监控系统的总体方案,并给出了系统的功能结构。然后,对钻井工程数字化监控系统的关键技术进行了研究。针对钻井液体积测量误差较大的问题,提出了基于卡尔曼滤波的钻井液体积监测方法,分析了卡尔曼滤波器原理,然后进行了软件仿真验证,并与传统均值滤波法进行了对比,最后建立了包括钻井液占有量回流量修正的详细算法流程;针对特定情况下系统难以自动判别起钻与下钻工况的问题,提出了基于LSTM-RNN网络的起下钻自动判断方法,首先根据历史数据建立并训练LSTM-RNN网络模型,然后进行实例验证并通过正确率、损失等指标对模型进行了评价,最后完善了起下钻自动判断算法流程;针对钻井数据庞大、结构复杂以及数据跨平台共享困难的问题,提出了基于WITSML协议的数据传输方案,定义了钻井数据传输格式并设计了服务器-客户端架构的开发方案。最后,在上述研究的基础上,结合钻井工艺流程以及钻井现场实际需求,开发了钻井工程数字化监控系统。系统实现了参数采集与展示、钻井液体积监测、工况判断、自动报表生成、自动灌浆等功能,对促进钻井工程的自动化、智能化具有重要意义。