综合录井数据在预防钻井事故方面的应用

2020-01-13唐凯长城钻探工程有限公司录井公司辽宁盘锦124010

化工管理 2020年9期

唐凯（长城钻探工程有限公司录井公司，辽宁盘锦124010）

录井就是利用岩矿分析、物理化学等方法，对钻井过程中井筒反出的气体、固体、液体，进行观察、收集、记录从而提供地质剖面、油气层评价等信息服务。而综合录井技术则是一门以录井为基础的高新、基础油气技术集合体，包括气测录井、钻井液录井、现代工程录井、数据远程传输等。

1 综合录井技术的应用与开发趋势

1.1 综合录井技术应用

第一，利用综合录井技术可展开详细的地层、地质评价，其中包括地层划分、构造分析、岩相古地理等基础勘探工作，并以此为钻井事故预警系统的基础背景。

第二，除地层地质评价，利用综合录井技术还可进行油气资源评价，是整体油气工程中重要的一环，评价内容包括及时并准确地发现油气层、储集层评价、单井油气资源综合评价等。

第三，借助综合录井技术可展开钻井实时预警、地层压力监测、优选钻井参数等，并利用先进的随钻测井技术，为定向井、水平井等提供施工服务，进一步加强整体工程的安全系数。

第四，还可与高新信息技术相结合，例如UNIX 操作系统、C++语言技术、WITS 数据传输格式等，并为油气工程内不同的岗位人员配备相应的远程终端、应用程序库等，从而加强整体工作的便利性、科学性、高效性等。

1.2 综合录井技术开发趋势

一方面，我国综合录井技术正向着自动化、智能化、信息化的方向发展，变加强水力学参数研究与检测、采集等相关能力，可对水流注入速度等进行实时计算，从而提升钻探质量，加强了整体录井信息服务水平。因此，我国当代石油钻探公司，往往还可被称为石油钻探信息服务公司，将多方领域的技术与钻井、测试等工作日志数据信息等完美融合，不仅最大限度地提高钻井事故预警能力，还不断推动了我国油气工程的总体发展[1]。

而另一方面，国外与我国综合录井技术发展方向相似，综合录井数据处理方面是向着功能更高、速度更快的软件平台、现场工作站等方向发展；信息数据采集由“定性”到“定量”发展，如定量脱气、定量荧光分析等。

2 应用综合录井数据预防钻井事故探析

2.1 应用综合录井建立钻井事故可预警系统

2.1.1SVM钻具失效事故预警模型

通常，导致钻具失效事故的因素较多，普通预警方案难以对其进行预警。因此，应首先确定综合录井收集样本数据与影响钻具失效的因素，如井斜角、钻具质量、腐蚀因素等。然后，应用SVM的局部性与全局性核函数进行测定，具体可将泛化能力较好的多项式核函数与学习能力较好的径向核函数进行组合后测定。最后，依据所测定的钻具失效预测结果进行分析，将SVM预测结果与实际情况比对，并建立相应的事故预警系统模型。

2.1.2模糊理论减震器失效事故预警模型

在钻井减震器事故诊断与识别过程中，充满不确定性、复杂性、模糊性，无法利用有效、准确性的参数变化进行减震器事故预警。因此，应使用模糊理论建立减震器失效事故预警模型。首先要通过综合录井数据信息来确定令减震器失效的因素，将评价指标划分为区域较小的等级内；然后模糊主要参数从而得到其异常变量，并激活模糊规则；最后再以模糊数学可加性得出最终结果，从而进行判定事故严重程度，形成对应事故预警模型。

2.1.3灰色关联理论卡钻事故预警模型

在井下事故中，卡钻是钻井较为常见的一种，通常由泥包卡钻、沉沙卡钻等类型，其预警难点就在于不同类型的卡钻事故产生前，征兆却十分相似。因此，卡钻事故预警模型，可以应用灰色关联理论结合综合录井技术共同分析，将发生卡钻时的特征参数变化与相应的标准模式结合，从而精准判断具体卡钻原因，及时发出准确的预警信息。具体可理解为，当即将发生卡钻事故时，通过综合录井数据收集来的异常信息得出钻井事故序列，然后将事故序列与综合录井数据序列进行比较、关联后，即可判断是否出现卡钻事故，并进行数据收集随后再进行预警系统模型的建立[2]。

2.2 综合录井技术应用于钻井事故探析

2.2.1综合录井技术应用于井漏事故

井漏通常发生在钻井液压力大于地层压力，同时下钻时钻杆、套管等下井的过程中引起地层压力进一步超负荷，最终导致井漏现象。若井漏问题不及时解决，则会造成井喷、井涌等更为严重的事故，极易造成人身安全问题与经济财产损失。因此，可利用综合录井采集的钻压、悬重、钻井液性能等参数信息，计算地层压力系数等数据进行判断是否发生井漏。同时利用数据、曲线变化及时进行相应处理，建立数据记录档案，以备后续建立预警模型。

如，某油井在作业过程中，工作人员发现综合录井采集信息显示102号井曾在下午18时左右出现过异常数据，在未中断作业的前提下工作人员继续观察到23时，将去全部信息进行图像绘制与计算分析，发现：18 时45 分102 号井悬重压力高达1300kN，立管压力则到达18MPa，钻压在0~150kN 之间不稳定浮动，在进入21时之后扭矩保持在20kN/m，池溢漏自30m3持续呈下降趋势，并在23点将至10m3。工作人员判定102号井即将发生井漏事故，因此即刻停止该井的工作任务，并安排工作人员进行详细排查，最终完满解决。

2.2.2综合录井技术应用于井涌事故

在井漏的基础上，钻遇到高渗层，且地层压力发生大于钻井液柱压力时，就会引发井涌事故。通常综合录井会出现：出口流量与钻井液体积提升，泵压下降，泵冲增加，钻井液密度降低等综合现象，既可进一步判断井下是否出现井涌事故[3]。

例如，某井在三开后，利用欠平衡钻井技术继续进行作业，当天19年到22点30分综合录井采集数据出现明显变化。气测全烃极其组分与积液体积整体上升，出口密集度、导电率等下降等井涌预警现象。但相关工作人员并未停止作业，并决定继续观察。直至23点50分，出口密度下降至1.03g/cm3，出口量提升38.4%，钻井液总池体积上升约4m3，等，工作人员此时才判断该井出现井涌事故，立刻停泵压井进行补救与事故排查。

2.2.3综合录井技术应用于钻具刺漏、泵刺漏事故

刺漏事故主要是由于钻井液高压循环系统出现问题，如系统内钻具、泥浆泵等，最终会导致“落鱼”事故。一方面，若泥浆泵线路没有问题，会产生力压下降的现象，综合录井采集数据呈平稳直线下降的趋势，则可判断为钻具刺漏。另一方面，若力压下降的同时出入口流量㛑随之下降，则可判断为泥浆泵刺漏事故。通常，这二者事故发生前，还会出现扭矩、钻压提升等现象；若认为操作想要提高力压，反而会出现下降的问题。

例如，某井于11 时时泵冲保持在88r/min，状态平稳，但工作人员发现该井力压却开始下降，从8.71MPa 降至8.22MPa。观察两小时后，力压持续下降到7.87MPa，工作人员即刻决定停止作业，进行事故排查，果然发现一根几近断裂的钻铤横向刺穿泥浆泵，造成一条长42cm 的裂缝，后续经过及时抢修，该井及时恢复作业。

2.2.4综合录井技术应用于井塌事故

井塌即为钻井过程中井壁垮塌并导致卡钻的现象。通常是由于井内液柱压力与地层压力不平衡，且地层受钻井液仅浸泡至膨胀、破碎，同时在起钻过程中并没有及时回灌钻井液，造成井内液柱压力下降等，最终导致井塌事故。通常综合录井采集参数会出现：泵压波动剧烈、扭矩明显提升、钻速却不断下降等情况。

某井在钻井过程中，工作人员发现综合录井数据显示，钻泵数据突然开始剧烈波动，并呈现锯齿状，同时发现岩屑沉沙增多，且大小形状混杂，扭矩从0上升至25kN/m，钻速曾直接下降至0。技术人员立刻判断是出现了井塌问题，马上停止该井作业，及时展开排查工作。