定向井钻井生产数据分析与应用

李俊胜，姜朝民，张志刚，丁 红

（西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐830026）

1 概述

定向井数据是定向井技术服务生产管理的一手重要数据来源，数据分类是否合理、数据信息是否齐备、数据管理是否规范，将直接影响到技术服务企业的高效发展。因此，立足于定向钻进施工的各个阶段，研究开发集数据收集、管理、工程计算、数据分析统计、数据拓展应用等多种功能的定向井数据分析应用系统尤为必要。

2 定向井数据管理现状

在定向井钻井作业施工过程中，每一口施工井的实钻数据，都需要收集填写各种数据记录资料，这是最为宝贵的第一手数据资源。目前所有的资料普遍以文档格式存储，数据的利用效率远远不足，难以发挥数据资源的效益。因此，需要准确有效地把定向井钻井各种数据形成数据资源，及时地传输回基地系统，满足各级管理层以及相关专家和技术人员对于数据统计、查询、浏览的需求。

3 基础作业流程与数据源梳理

规范的定向井作业流程是整个数据管理系统的基石，一套切实可行的标准作业流程可以从程序上降低出现人为失误从而导致数据收集和统计失效。因此，首先需要完善和规范现有定向井作业工作流程，建立与之配套的定向井生产数据管理系统平台、相应的数据收集规范、汇总分析系统。

规范现场作业施工的步骤和详细要求，分别针对钻前、钻进施工、完钻后等不同阶段，制定规范的工作流程和数据源，规定现场采集哪些数据、如何采集、如何校对，以便更高效把握工作进展，展示工作成果。

3.1 钻前数据

（1）地层数据：深度、层位、温度、地层压力、地层岩性等。

（2）邻井信息：邻井事故复杂信息，钻头、钻井液、钻具使用信息，邻井注采信息。

（3）井口位置：大地坐标系统、井口的大地坐标、经纬度坐标、比例系数、子午线收敛角（平台则包括所有井的井口位置）。

（4）井口高程：地面海拔和钻机补芯。

（5）地磁参数：地磁模型、计算日期以及对应的磁偏角、磁倾角和磁场强度。

（6）靶区数据：靶点坐标和深度。

（7）井眼设计数据：包括设计轨道、井身结构以及每趟钻的钻具组合和泥浆参数。

3.2 施工中的数据

（1）仪器、工具现场测试记录。

（2）本趟钻钻具组合及所有工具的实测数据：钻头水眼、工具长度、外径、内径、使用时间；游车重量、地面管汇长度内径等。

（3）目前钻井液性能：密度、粘度、切力。

（4）地层信息：本趟钻所钻遇地层、岩性、压力、事故复杂预测等。

（5）本趟钻的待钻井眼轨道设计。

（6）本趟钻的力学分析结果：使用已钻轨迹和本趟钻待钻井眼轨迹+实际井身结构+本趟钻的钻具组合来计算，分别计算拟定钻压下的定向钻进和旋转钻进以及起钻和下钻等各种工况，提交侧向力、屈曲、三轴应力、摩阻、抗拉强度、抗扭强度分析结果报表。

（7）起下钻：记录中途测试记录；下钻过程中每隔固定井深（例如50m）记录钩载、钻具旋转、划眼记录扭矩；钻具下到井底后略微提升，记录空转钩载、泵压。

（8）定向施工记录：记录每个单根定向施工的数据，包括起止时间、起止深度、钻进模式、工具面、井斜、方位、狗腿度、大钩载荷、地面扭矩、转盘转速、钻压、转速、立管压力、温度、泥浆密度、粘度、排量。

（9）仪器工具记录；地层变化情况。

（10）事故复杂风险记录：主要记录发生时间、钻头深度、地层、钻井液、类型、详细过程描述、应对措施、处置结果等。

3.3 完钻的数据

（1）井深、实钻轨迹、仪器工具使用记录。

（2）钻井液、完井液性能。

（3）提下钻及通井时记录现场钩载和扭矩：起下钻过程中每隔固定井深（例如50m）记录钩载。

（4）记录完井管柱数据：长度、刚级、壁厚、管柱结构、扶正器类型尺寸、扶正器安放位置。

（5）测量仪器的原始数据：主要包括MWD和LWD数据。若有井上工程参数实时采集系统也可以考虑包括本趟钻的实时参数仪数据，此部分数据量大，直接接入实时系统而无需人工记录。

（6）测井：井斜、井径数据。

4 生产数据管理的集成化

建立与工作流匹配的定向井生产数据管理系统以及相应的数据统计、分析、汇总和报表系统，建立多层级数据平台。

（1）为现场工程师提供在线、离线的定向施工记录、施工日报、趟钻报表、仪器测试记录、软件分析结果记录、完井报告等功能。

（2）为不同层级的管理部门提供生产汇总日报、月报、年报等统计报表。

（3）为对接其他工程分析软件、现场数据实时采集和传输系统、仪器管理系统以及其他第三方的远程指挥系统等预留接口。

5 数据系统管理平台的功能拓展

生产数据管理平台搭建完成后，还需要进一步拓展对接定向仪器管理系统、地质、测井、录井、固井以及压裂等数据系统，提供地质工程一体化支持和更丰富的报表。同时根据大量数据逐步分析区域共性问题，找到相关敏感因素，为解决工程、地质的实际问题提供强有力的数据支撑。

（1）在生产管理系统成功上线运行后，进一步完善定向井生产数据的管理平台，对接诸如仪器管理系统、测井、录井、固井、压裂、地质勘探等相关数据系统，强化地质工程一体化导向能力，实现区块地层展示、地质解释、靶体反演等功能。

（2）提供更多更丰富的汇总统计报表。

（3）在人工干预的情况下，分析大量区域共性问题数据，找到敏感因素，为形成最终的解决方案提供数据支撑。

6 形成数据库体系

通过大量的数据积累和解决实际工程问题的经验累积，形成数据库体系，增加专家系统为现场工程师提供快速高效的技术支持。

（1）根据数据分析模块积累的分析结果建立施工经验库。

（2）根据现场工程师提交的故障和风险数据，建立风险警示库。

（3）搭建经验库和风险警示库查询对比分析模块，为相同区块井提供施工方案和风险预警。

（4）根据数据库积累适时更新工作流程，将成功的解决方案纳入数据库，形成分析方法或优化方法，最终形成数据分析模块。

7 结论

通过建立定向井钻井生产数据管理和数据库系统，可以逐步打通不同领域软件之间的壁垒，建立统一的大规模高性能数据库，把从勘探到生产的各专业领域软件集成到一个平台，建立多学科协同的一体化工作流程，利用深度学习等人工智能领域成果进行大数据分析，为定向井设计优化、高效安全施工提供理论支持。