钻井工程事故监测和预警方法分析

2015-08-15王涛大庆钻探工程集团地质录井一公司黑龙江大庆163000

化工管理 2015年11期

王涛(大庆钻探工程集团地质录井一公司，黑龙江大庆 163000)

我国经济的发展对石油的依赖性非常大，每年石油的消耗量都在增加，而钻井工程是石油开采的必要环节，关乎开采作业的水平高低。但是，钻井工程具有耗资大、风险高、作业环境恶劣、意外因素多等特点，一旦发生事故，将造成巨大的损失，得不偿失。而有效的事故监测和预警方法将能在事故发生的早期进行评估分析，可以控制风险，减少损失，对于人员和财产安全的保护而言，具有重大的意义。

1 钻井工程事故监测和预警方法研究

1.1 钻井工程的现状

安全是钻井工程首要考虑的问题，随着计算机技术和综合录井技术的发展，钻井监控和风险控制的水平有很大的提高，尤其是运用人工智能技术，能够预判工程的走向，及早的预警，有效的控制风险。但是，目前钻井事故监测和预报方法仍然存在着明显的不足，限制了钻井工程的优化发展。钻井中常见的事故有井漏、井涌、井喷、钻具损坏、堵塞水眼、牙轮掉落等，常常迫使工程停工，严重的还会引发安全事故。而目前的事故监测和预警方法主要是研究工程参数，观察其变化情况，进而判断工程的状态。目前为止，此类技术的自动化水平还不高，构建的系统还比较单一，大多采用经典数学工具建立模型，难以客观、精确的反映钻井复杂多变的情况。人工智能技术虽然为钻井工程监测和预警拓展了广阔的前景，但是人工智能技术尚处于探索阶段，有待深入的发展应用。

1.2 钻井工程事故监测和预警方法

1.2.1 钻具振动分析

此项技术比较先进，由于在钻井时，岩石与钻头、井壁与钻柱相互作用，会导致钻具的振动。但是各项因素相互作用所产生的应力比较复杂，可以通过测量其动力学的特征，如使用MWD测量仪，分析动力学特征。目前钻具振动的分析系统比较有名的是美国的VibrA软件，而我国的研究处于实验阶段。钻井过程中，产生的应力波频谱不同，进而可分析地质信息，尤其是低频段可以识别牙轮钻头的情况。通过研究分析钻具的振动，可以监测钻具、钻头的工作状态，预防共振、谐振等状况。但是钻具振动分析技术也有一定的局限性，对于井场其他钻井事故的监测和预警作用很小。

1.2.2 综合录井参数研究

钻井工程中的变量多，参数复杂，采用综合录井参数分析技术，可以对参数的变化和多种参数进行综合的处理分析，判断井况和钻具的状态，进而监测地层压力信息。综合录井参数分析技术需要计算机的配合，自动化程度要求高，但是当前许多工作仍由人工完成，这就对操作人员的专业素质、责任意识、判断能力等提出了比较高的要求，显然操作员全程监测数据的微小变化是不现实的，也难以及时、准确的判断出钻井的状态。因而计算机监测与预警系统的研究被广泛重视，如法国开发的ALS-K快速探测系统，能够实现钻井事故的监测和预警自动化，对于出口流量、钻井液进口等计算的精度高，自动计算出流量门限值，在钻井工程事故和预警领域发挥着很大的作用。

1.2.3 模糊理论的应用

综合录井参数分析法是一种专家系统，运用了模糊理论，即一种人工智能技术，通过模拟人类专家的思维，动态分析监测到的参数，能思考钻井的工作状态，并根据人工专家的经验和专业知识进行预判。系统会根据预测的可能性给出提示或预警信息。由于预判本来就有不确定性，而以自然语言为基础的经验性知识，没有明确的界限，如果采用经典逻辑来表述具有局限性，使得问题的处理过于单一，不能体现出智能的特点。而模糊理论具有随机性和概率性，是分析随机和统计的数学工具，运用模糊理论建立的数学判断工具能取代精确的数学模型，模拟人的思维方式，在处理随机性和不确定性的问题具有很好的优势。钻井工程中的变量非常多，受各种因素的影响，存在很大的不确定性，采用精确的数学模型预判显然是存在缺点的，也难以客观的反映问题，而基于模糊理论的人工智能系统具有先天的优势，对定量化的信息进行模糊处理，进而达到多因素综合分析的目的，基于模糊理论的事故监测和预警系统的研究成为了重要的发展方向。