趙 崴,張 輝,袁 芳,尹國慶,李 超
中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院 (新疆 庫爾勒 841000)
近年來,地應(yīng)力建模、鉆井三壓力預(yù)測、井眼軌跡優(yōu)化等工程地質(zhì)研究日益受到重視。鉆井井史包括:鉆井、取心、中途測試、井控、下套管、固井、起下鉆、擴眼、流量監(jiān)測、防噴監(jiān)測、打撈作業(yè)等過程,對上述井史資料的分析統(tǒng)計整理有助于地質(zhì)力學(xué)模型的建立和刻度,是工程地質(zhì)研究的重要基礎(chǔ)工作。塔里木油田地質(zhì)條件復(fù)雜,目的層埋深大、鉆井周期長且工程地質(zhì)問題多,井史資料異常龐雜,常規(guī)的分析難度大且僅靠閱讀文字描述難以準(zhǔn)確判斷其變化趨勢,不利于有效快速分析工程問題與地質(zhì)因素之間的規(guī)律性。根據(jù)工程地質(zhì)研究中對井史數(shù)據(jù)分析的需求,利用Microsoft Excel強大的表格、數(shù)據(jù)綜合管理和分析功能,通過表格設(shè)計、篩選、雙坐標(biāo)軸圖表的建立及其因素的圖形化顯示形成一個復(fù)雜井史的標(biāo)準(zhǔn)化模板,模板中能詳盡反映隨時間變化的鉆進過程及進程中使用泥漿密度的變化、下套管情況、卡鉆、憋鉆等工程情況,使井史資料不再是抽象的數(shù)據(jù)。分析井史資料時結(jié)合地質(zhì)層位、構(gòu)造、巖性、應(yīng)力、三壓力等地質(zhì)因素,摸索工程因素與地質(zhì)因素的關(guān)系,建立這些因素之間的變化規(guī)律。此方法簡單、易學(xué),操作簡便[1-2]。
首先建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表格,將井史數(shù)據(jù)資料對應(yīng)錄入數(shù)據(jù)表,進行數(shù)據(jù)篩選,制作雙坐標(biāo)軸圖表,引入各系列顯示,形成標(biāo)準(zhǔn)可視化模板[3]。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表包括3部分:原始數(shù)據(jù)、泥漿密度信息篩選和鉆井深度信息篩選。
將鉆井井史、日志、分層表中內(nèi)容(時間、深度、泥漿密度、作業(yè)記錄)等信息引入相應(yīng)原始數(shù)據(jù)表,用篩選功能進行各系列篩選,實現(xiàn)過程如下:執(zhí)行“數(shù)據(jù)→篩選→自動篩選”命令,自定義篩選工程信息,將各種工況對應(yīng)的深度和泥漿密度分別填入當(dāng)日篩選序列交集的單元格中。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表制作過程中有4個關(guān)鍵點:原始信息必須準(zhǔn)確無誤;3部分?jǐn)?shù)據(jù)表可以根據(jù)分析需要進行擴展;劃眼、卡鉆等情況可能在同日多點發(fā)生,添加多列填入不同深度點;表格中保留一個空白列。
通過Microsoft Excel的雙坐標(biāo)軸圖表功能,實現(xiàn)在一張圖表中同時顯示隨時間變化的深度與泥漿密度的變化趨勢。過程如下:執(zhí)行“插入圖表→自定義類型→兩軸折線圖”,進入圖表向?qū)?,編輯“?shù)據(jù)區(qū)域”選擇空白列作標(biāo)準(zhǔn)列,編輯“系列”首選深度列和泥漿密度列為主副縱軸;這樣,深度、泥漿密度隨時間的變化趨勢線構(gòu)成圖形化顯示模板的底圖,底圖形成后通過編輯圖表“系列”的方法添加篩選的工程信息系列[4]。圖1是某井的井史圖。
為推廣復(fù)雜井史圖形化顯示分析方法的應(yīng)用,制作復(fù)雜井史圖形化顯示的標(biāo)準(zhǔn)模板。使用標(biāo)準(zhǔn)模板制作井史圖,不但避免研究人員制圖時使用不同表示方法,造成信息理解混亂,并且節(jié)省重復(fù)構(gòu)建基礎(chǔ)框架的時間,僅根據(jù)模板格式進行數(shù)據(jù)整理工作即可成圖。建立的模板適用于大多數(shù)復(fù)雜井史的資料分析,方便區(qū)塊多井對比和單井的隨鉆跟蹤信息更新。標(biāo)準(zhǔn)模板包含各類工程要素符號的顯示規(guī)范(表1)和產(chǎn)生圖表的數(shù)據(jù)源框架。
圖2為某井特殊巖性段井史圖形化顯示結(jié)果,由圖可見該段鉆進全過程的工程情況。表2為該井段文字描述的截取部分 (由于該井段作業(yè)219d,文字井史非常龐雜,僅列取3d的記錄)。顯然圖表相比文字描述其趨勢和規(guī)律性都更為直觀,圖形化顯示使工作表更易于理解和討論,方便研究人員分析、交流。
表2 某井對庫姆格列木群的文字描述(3d)
Microsoft Excel具有許多高級制圖功能,使用簡便。建立圖表后可以通過編輯標(biāo)題、圖例、文字、圖注、趨勢線,誤差線、網(wǎng)格線來規(guī)劃信息,也可用數(shù)據(jù)標(biāo)記、圖案、顏色、對齊、字體及其他格式屬性,強化數(shù)據(jù)信息的顯示效果,易于閱讀和評價。實鉆中工程問題多,綜合時間、深度、泥漿密度,立體分析工程問題發(fā)生的規(guī)律更為科學(xué)。其雙坐標(biāo)軸圖表功能巧妙地建立多種因素共同作用與工程問題的關(guān)系。復(fù)雜井史可視化模板結(jié)合區(qū)域地質(zhì)力學(xué)研究成果,可為后續(xù)鉆探中鉆井設(shè)計與泥漿體系的優(yōu)化提供經(jīng)驗。
該井史資料分析模板已經(jīng)成功運用于庫車山前復(fù)雜地質(zhì)條件下的工程地質(zhì)研究中。復(fù)雜井史圖形化方便觀察不同點與深度、泥漿曲線的關(guān)系,該方法完整顯示每日進尺深度、套管下深、泥漿密度,地層承壓、地破試驗結(jié)果,作業(yè)過程中發(fā)生的漏失、溢流、坍塌、落魚、憋卡鉆具等問題。通過對不同井段工程信息觀察、規(guī)律分析,進行特定層段工程問題與地質(zhì)因素關(guān)聯(lián)性研究。本區(qū)多口井井史模板與地質(zhì)力學(xué)工程應(yīng)用的研究成果對比表明,復(fù)雜井史圖形化顯示不但是地應(yīng)力與三壓力初始計算參數(shù)的來源,還是應(yīng)力評價結(jié)果的校驗依據(jù)。因此復(fù)雜井史圖形化模板具有非常廣闊的推廣應(yīng)用前景。
應(yīng)用Microsoft Excel數(shù)據(jù)管理和分析功能,實現(xiàn)復(fù)雜井史圖形化顯示,建立復(fù)雜井史圖形化顯示模板有如下優(yōu)點:完整反映實鉆過程中各井段的工程要素,直觀快速分析井史資料,操作簡單、易于掌握、適用于深井的復(fù)雜井史資料快速高效分析。該模板應(yīng)用于工程地質(zhì)研究中,便于研究不同地層地質(zhì)條件下地質(zhì)因素與工程信息的關(guān)聯(lián)性。這種圖形化模板顯示的方法相比于文字?jǐn)⑹龈庇^,便于比較、評價和規(guī)律性觀察。標(biāo)準(zhǔn)模板的設(shè)計規(guī)范了信息的整理過程和顯示效果,保證研究人員溝通過程中對工程信息的統(tǒng)一認(rèn)知,也有利于井史圖形化方法的推廣;模板具有可延展性,滿足正鉆井隨鉆信息的動態(tài)更新分析要求;復(fù)雜井史圖與地質(zhì)層位、構(gòu)造、巖性、應(yīng)力、三壓力等地質(zhì)因素結(jié)合,為工程地質(zhì)研究提供有效支持,使工程地質(zhì)研究更為高效地服務(wù)于油田生產(chǎn)[5]。
[1]樊洪海,紀(jì)榮藝,劉鵬,等.新一代鉆井井史管理系統(tǒng)的設(shè)計與展望[J].石油鉆探技術(shù),2008,36(2):1-3.
[2]樊洪海.鉆井工程實時監(jiān)測與井場信息系統(tǒng)開發(fā)[J].石油鉆探技術(shù),2003,31(5):17-19.
[3]段文軍.使用雙坐標(biāo)軸生成圖表[J].電腦知識與技術(shù),2011(9):2162-2163.
[4]姚進斌,徐業(yè),辛瑜,等.淺析Excel在物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].科技信息,2010(30):638.
[5]桂傳友.Excel在夫蘭克赫茲實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].池州學(xué)院學(xué)報,2010,24(6):123-126