巴富滿

摘 要：由于傳感、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得綜合錄井系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集鉆井工程工藝參數(shù)、鉆頭和鉆井液狀態(tài)參數(shù)以及地壓相關(guān)數(shù)據(jù)，并且能夠基于系統(tǒng)軟件的運(yùn)行自動(dòng)分析和評(píng)估各類風(fēng)險(xiǎn)，以數(shù)據(jù)記錄和分析曲線的形式呈現(xiàn)各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化，而且能夠根據(jù)需要發(fā)出預(yù)警信息，便于工程技術(shù)人員預(yù)判井下?tīng)顩r并采取防范鉆井事故的措施。本文首先簡(jiǎn)要介紹了綜合錄井技術(shù)的技術(shù)原理及其應(yīng)用，進(jìn)而探討了在鉆井事故監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的實(shí)踐中，如何利用聯(lián)機(jī)運(yùn)行的綜合錄井系統(tǒng)有效預(yù)測(cè)和防范安全事故。

關(guān)鍵詞：綜合錄井;鉆井事故監(jiān)測(cè);技術(shù)應(yīng)用

鉆井工程受到油氣層分布、地層巖性和壓力等不確定性極強(qiáng)的因素影響，卡鉆、井壁坍塌乃至井噴等事故風(fēng)險(xiǎn)極高，不僅事關(guān)鉆井施工效率，而且對(duì)油氣采出率和開(kāi)采成本有極大影響。因此，運(yùn)用綜合錄井技術(shù)實(shí)時(shí)采集、分析相關(guān)參數(shù)并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、防控鉆井事故，對(duì)于油氣資源的開(kāi)發(fā)利用非常關(guān)鍵。

1 綜合錄井技術(shù)及其應(yīng)用

1.1 綜合錄井技術(shù)原理

錄井技術(shù)的基本原理是針對(duì)地質(zhì)勘探、油氣開(kāi)采等不同領(lǐng)域的需求，運(yùn)用傳感技術(shù)采集工程參數(shù)、設(shè)備工況等信息，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析或利用自動(dòng)化的分析儀器從中提取出有參考價(jià)值的元素，用于評(píng)估和判斷地層巖性、油氣層分布、井壁狀態(tài)和地層壓力變化等信息，對(duì)設(shè)計(jì)和優(yōu)化油氣資源開(kāi)采技術(shù)方案、防范鉆井事故和提升鉆井效率都具有重要意義[1]。而綜合錄井系統(tǒng)由分布于井臺(tái)、出口和入口的多組傳感器完成信息采集，并且上傳至工作站的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器，經(jīng)過(guò)自動(dòng)化處理之后呈現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄曲線和分析結(jié)果。所以，綜合錄井技術(shù)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)范圍最廣。

1.2 綜合錄井技術(shù)的應(yīng)用

目前由于隨鉆測(cè)井技術(shù)的成熟應(yīng)用，綜合錄井系統(tǒng)的信息采集和分析精度、時(shí)效性顯著提高，在優(yōu)化油氣開(kāi)采工藝、監(jiān)測(cè)鉆井事故方面有了越來(lái)越高的應(yīng)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)研發(fā)的綜合錄井系統(tǒng)已經(jīng)可以勝任鉆井事故實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且在實(shí)踐應(yīng)用中成功預(yù)測(cè)和防止了多起井漏、鉆具刺漏等事故;而隨著人工智能以及云計(jì)算等技術(shù)的成熟，國(guó)內(nèi)外部分綜合錄井系統(tǒng)研發(fā)機(jī)構(gòu)推出了更加多樣化的服務(wù)，除了提供系統(tǒng)化的鉆井事故實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)解決方案和技術(shù)服務(wù)，還提供相應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使得工程技術(shù)人員能夠根據(jù)實(shí)際工作需要開(kāi)發(fā)實(shí)用的數(shù)據(jù)分析軟件。

2 鉆井事故的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

利用綜合測(cè)井技術(shù)實(shí)施鉆井事故監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)觀察終端設(shè)備上呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)變化曲線洞悉鉆頭、地壓、鉆井液的狀態(tài)有無(wú)異常，進(jìn)而基于對(duì)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)信息的分析和比對(duì)，準(zhǔn)確判斷其成因并評(píng)估事故風(fēng)險(xiǎn)。必要時(shí)采取針對(duì)性的防范策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井過(guò)程的有效控制，借此避免卡鉆等事故影響油氣勘探和開(kāi)采效率。

2.1 綜合錄井系統(tǒng)的選擇

根據(jù)具體鉆井工程的勘察資料和鉆井工藝設(shè)計(jì)，合理選擇綜合錄井系統(tǒng)并開(kāi)發(fā)相應(yīng)模塊的功能，有助于更加精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)鉆井事故和提高信息資源的利用率。首先，在油氣層分布和地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜的鉆井工程中，必須選擇具有實(shí)時(shí)氣相分析功能的系統(tǒng)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并調(diào)整工藝參數(shù)以防范井噴等事故;其次，在大型油氣田的鉆井工程中，應(yīng)選擇提供軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)供應(yīng)商，從而在鉆井事故實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中，根據(jù)需要優(yōu)化不同類型事故的預(yù)測(cè)和分析方法，并且做好數(shù)據(jù)資源的管理。

2.2 卡鉆事故的監(jiān)測(cè)和預(yù)防

由于井下地質(zhì)條件和油氣層分布不確定性極高，因此鉆井過(guò)程中卡鉆事故的發(fā)生概率較高，如若不能準(zhǔn)確預(yù)見(jiàn)其風(fēng)險(xiǎn)和采取防控措施，就會(huì)導(dǎo)致鉆頭損壞、斷落和鉆井過(guò)程中斷，而且會(huì)影響井壁狀態(tài)并造成更為復(fù)雜的局面。而基于隨鉆測(cè)井設(shè)備與綜合測(cè)井系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)運(yùn)行，可以綜合分析鉆頭的工況，評(píng)估其是否存在斷落和被卡死的風(fēng)險(xiǎn)。首先，卡鉆事故的發(fā)生通常是由于井內(nèi)環(huán)境惡化引起的，井壁巖體脫落、井眼出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象或凈化不良均會(huì)帶來(lái)卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。所以，基于綜合錄井系統(tǒng)所采集到的扭矩、大鉤負(fù)荷和泵壓等數(shù)據(jù)，觀察終端監(jiān)視器上呈現(xiàn)出來(lái)的各項(xiàng)參數(shù)波形的變化，就可以準(zhǔn)確判斷有無(wú)卡鉆風(fēng)險(xiǎn)和井下出現(xiàn)了何種問(wèn)題[2]。當(dāng)泵壓與扭矩同時(shí)異常升高，預(yù)示著井內(nèi)出現(xiàn)了井壁坍塌等問(wèn)題;而起鉆過(guò)程中大鉤負(fù)荷沒(méi)有隨之逐漸降低或反而上升，則意味著鉆頭遇阻;反之在下鉆進(jìn)程中，同樣可以根據(jù)這幾項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)曲線的走勢(shì)判斷有無(wú)卡鉆問(wèn)題。

2.3 監(jiān)控地層壓力并調(diào)整工程參數(shù)

在鉆井過(guò)程中只有維持地壓和鉆井液壓力的平衡，才能夠有效防范井噴、井漏事故的發(fā)生。而依靠綜合錄井系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)了解井底地壓、鉆井液的密度、體積等參數(shù)，能夠有效預(yù)測(cè)和洞察井涌、鉆具刺漏現(xiàn)象，通過(guò)提前調(diào)整泥漿密度等工藝參數(shù)防止其演變成更為嚴(yán)重的事故。首先，通過(guò)綜合錄井系統(tǒng)所呈現(xiàn)的泵壓、泥漿池進(jìn)出口流量等數(shù)據(jù)的曲線，可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆井液因井涌或井漏造成的密度、體積變化。從而結(jié)合綜合錄井系統(tǒng)的實(shí)時(shí)氣相和地質(zhì)分析結(jié)果，判斷有無(wú)油氣或其他地層內(nèi)流體進(jìn)入井內(nèi)，進(jìn)而通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)讓鉆井液與地層之間的壓力重新趨于平衡，有效預(yù)防井噴等事故[3];其次，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地壓，還可以精確調(diào)控鉆井液的密度并降低井壁坍塌、巖體脫落的風(fēng)險(xiǎn)，所以也有利于防范卡鉆事故。因此，在使用綜合錄井系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井過(guò)程時(shí)，對(duì)系統(tǒng)采集到的泥漿密度、進(jìn)出口流量等工藝參數(shù)和氣相分析數(shù)據(jù)必須善加利用，在評(píng)估井下工況、分析鉆頭狀態(tài)和優(yōu)化工藝參數(shù)時(shí)，都應(yīng)將其作為重要的依據(jù)。

2.4 評(píng)估鉆頭運(yùn)行狀態(tài)并降低事故發(fā)生概率

鉆頭的運(yùn)行狀態(tài)決定了鉆井進(jìn)度并影響著卡鉆等事故的發(fā)生概率，當(dāng)鉆頭異常磨損、人為操作失誤或其自身存在質(zhì)量隱患時(shí)，如若不能準(zhǔn)確預(yù)判其使用壽命，則會(huì)導(dǎo)致鉆頭斷落、卡鉆或減緩鉆井速度，影響井眼成孔質(zhì)量并惡化井下作業(yè)條件。所以，應(yīng)基于綜合錄井系統(tǒng)所采集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析隨鉆測(cè)井系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)和鉆井工程參數(shù)，對(duì)鉆頭軸承等核心零配件的磨損程度進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)，并且將其與鉆井工藝的設(shè)計(jì)預(yù)期進(jìn)行比較，能夠準(zhǔn)確把握起鉆時(shí)機(jī)并確保鉆井經(jīng)濟(jì)效益最大化。例如，在監(jiān)測(cè)井下鉆壓、扭矩等數(shù)據(jù)曲線的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)隨鉆測(cè)量的這幾項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)控曲線出現(xiàn)了異常。表現(xiàn)為扭矩實(shí)測(cè)值異常升高、曲線波動(dòng)幅度明顯變大，這意味著鉆頭的軸承座過(guò)度磨損并引發(fā)了牙輪運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析應(yīng)及時(shí)起鉆以避免牙輪卡死。而后續(xù)對(duì)鉆頭狀況的檢查結(jié)果證明這一判斷非常正確，所以，依靠綜合錄井系統(tǒng)對(duì)鉆頭運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確預(yù)判，預(yù)防了卡鉆事故的發(fā)生。

2.5 完善綜合錄井系統(tǒng)的事故預(yù)警功能

在遙感、人工智能等技術(shù)的支持下，綜合錄井系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)不僅涵蓋了鉆井工程的工藝參數(shù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)和設(shè)備工況的方方面面，而且可以對(duì)海量實(shí)時(shí)信息和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，從中提煉出對(duì)鉆井事故預(yù)測(cè)有直觀參考價(jià)值的信息。但目前在用的綜合錄井系統(tǒng)中，對(duì)鉆井事故預(yù)測(cè)和預(yù)警功能的開(kāi)發(fā)有很大的局限性，體現(xiàn)為充分挖掘系統(tǒng)采集到的信息的利用價(jià)值，而是僅僅依賴系統(tǒng)安裝時(shí)設(shè)定的功能。所以，在特定鉆井工程地質(zhì)構(gòu)造、油氣層分布特點(diǎn)各異且變化多端的情況下，應(yīng)在積累一定的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和鉆井事故防控經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)綜合錄井系統(tǒng)的軟件進(jìn)行優(yōu)化，使之能夠更為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)不同類型的鉆井風(fēng)險(xiǎn)，并且有效利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的價(jià)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)隨鉆測(cè)井技術(shù)的進(jìn)步使得綜合錄井系統(tǒng)的功能有了很大進(jìn)步，運(yùn)用聯(lián)機(jī)運(yùn)行的綜合錄井系統(tǒng)進(jìn)行鉆井事故監(jiān)測(cè)，能夠精準(zhǔn)預(yù)測(cè)井涌、卡鉆等典型事故，大幅降低事故發(fā)生頻率。而在大數(shù)據(jù)等技術(shù)的支持下，綜合錄井系統(tǒng)的事故監(jiān)測(cè)及其他功能都會(huì)向著智能化的方向發(fā)展，對(duì)降低油氣開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)和成本會(huì)起到更大作用。

參考文獻(xiàn)：

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