综合录井技术在实时监测钻井事故中的应用

巴富满

摘 要：由于传感、通信和计算机技术的不断进步，使得综合录井系统能够实时采集钻井工程工艺参数、钻头和钻井液状态参数以及地压相关数据，并且能够基于系统软件的运行自动分析和评估各类风险，以数据记录和分析曲线的形式呈现各项关键数据随时间的变化，而且能够根据需要发出预警信息，便于工程技术人员预判井下状况并采取防范钻井事故的措施。本文首先简要介绍了综合录井技术的技术原理及其应用，进而探讨了在钻井事故监测领域的实践中，如何利用联机运行的综合录井系统有效预测和防范安全事故。

关键词：综合录井;钻井事故监测;技术应用

钻井工程受到油气层分布、地层岩性和压力等不确定性极强的因素影响，卡钻、井壁坍塌乃至井喷等事故风险极高，不仅事关钻井施工效率，而且对油气采出率和开采成本有极大影响。因此，运用综合录井技术实时采集、分析相关参数并准确预测、防控钻井事故，对于油气资源的开发利用非常关键。

1 综合录井技术及其应用

1.1 综合录井技术原理

录井技术的基本原理是针对地质勘探、油气开采等不同领域的需求，运用传感技术采集工程参数、设备工况等信息，并且通过实验分析或利用自动化的分析仪器从中提取出有参考价值的元素，用于评估和判断地层岩性、油气层分布、井壁状态和地层压力变化等信息，对设计和优化油气资源开采技术方案、防范钻井事故和提升钻井效率都具有重要意义[1]。而综合录井系统由分布于井台、出口和入口的多组传感器完成信息采集，并且上传至工作站的计算机和服务器，经过自动化处理之后呈现各项数据记录曲线和分析结果。所以，综合录井技术的数据采集和监测范围最广。

1.2 综合录井技术的应用

目前由于随钻测井技术的成熟应用，综合录井系统的信息采集和分析精度、时效性显著提高，在优化油气开采工艺、监测钻井事故方面有了越来越高的应用价值。国内相关企业和科研机构研发的综合录井系统已经可以胜任钻井事故实时监测，并且在实践应用中成功预测和防止了多起井漏、钻具刺漏等事故;而随着人工智能以及云计算等技术的成熟，国内外部分综合录井系统研发机构推出了更加多样化的服务，除了提供系统化的钻井事故实时监测解决方案和技术服务，还提供相应的软件开发平台，使得工程技术人员能够根据实际工作需要开发实用的数据分析软件。

2 钻井事故的实时监测

利用综合测井技术实施钻井事故监测，可以通过观察终端设备上呈现的数据变化曲线洞悉钻头、地压、钻井液的状态有无异常，进而基于对历史数据、实时信息的分析和比对，准确判断其成因并评估事故风险。必要时采取针对性的防范策略，实现对钻井过程的有效控制，借此避免卡钻等事故影响油气勘探和开采效率。

2.1 综合录井系统的选择

根据具体钻井工程的勘察资料和钻井工艺设计，合理选择综合录井系统并开发相应模块的功能，有助于更加精准的预测钻井事故和提高信息资源的利用率。首先，在油气层分布和地质构造相对复杂的钻井工程中，必须选择具有实时气相分析功能的系统，以便及时发现异常并调整工艺参数以防范井喷等事故;其次，在大型油气田的钻井工程中，应选择提供软件开发平台的系统供应商，从而在钻井事故实时监测中，根据需要优化不同类型事故的预测和分析方法，并且做好数据资源的管理。

2.2 卡钻事故的监测和预防

由于井下地质条件和油气层分布不确定性极高，因此钻井过程中卡钻事故的发生概率较高，如若不能准确预见其风险和采取防控措施，就会导致钻头损坏、断落和钻井过程中断，而且会影响井壁状态并造成更为复杂的局面。而基于随钻测井设备与综合测井系统的联机运行，可以综合分析钻头的工况，评估其是否存在断落和被卡死的风险。首先，卡钻事故的发生通常是由于井内环境恶化引起的，井壁岩体脱落、井眼出现缩径现象或净化不良均会带来卡钻风险。所以，基于综合录井系统所采集到的扭矩、大钩负荷和泵压等数据，观察终端监视器上呈现出来的各项参数波形的变化，就可以准确判断有无卡钻风险和井下出现了何种问题[2]。当泵压与扭矩同时异常升高，预示着井内出现了井壁坍塌等问题;而起钻过程中大钩负荷没有随之逐渐降低或反而上升，则意味着钻头遇阻;反之在下钻进程中，同样可以根据这几项关键参数监测曲线的走势判断有无卡钻问题。

2.3 监控地层压力并调整工程参数

在钻井过程中只有维持地压和钻井液压力的平衡，才能够有效防范井喷、井漏事故的发生。而依靠综合录井系统来监测和实时了解井底地压、钻井液的密度、体积等参数，能够有效预测和洞察井涌、钻具刺漏现象，通过提前调整泥浆密度等工艺参数防止其演变成更为严重的事故。首先，通过综合录井系统所呈现的泵压、泥浆池进出口流量等数据的曲线，可以实时发现钻井液因井涌或井漏造成的密度、体积变化。从而结合综合录井系统的实时气相和地质分析结果，判断有无油气或其他地层内流体进入井内，进而通过调整工艺参数让钻井液与地层之间的压力重新趋于平衡，有效预防井喷等事故[3];其次，通过实时监测地压，还可以精确调控钻井液的密度并降低井壁坍塌、岩体脱落的风险，所以也有利于防范卡钻事故。因此，在使用综合录井系统实时监测钻井过程时，对系统采集到的泥浆密度、进出口流量等工艺参数和气相分析数据必须善加利用，在评估井下工况、分析钻头状态和优化工艺参数时，都应将其作为重要的依据。

2.4 评估钻头运行状态并降低事故发生概率

钻头的运行状态决定了钻井进度并影响着卡钻等事故的发生概率，当钻头异常磨损、人为操作失误或其自身存在质量隐患时，如若不能准确预判其使用寿命，则会导致钻头断落、卡钻或减缓钻井速度，影响井眼成孔质量并恶化井下作业条件。所以，应基于综合录井系统所采集到的各项数据，通过分析随钻测井系统上传的数据和钻井工程参数，对钻头轴承等核心零配件的磨损程度进行评估和预测，并且将其与钻井工艺的设计预期进行比较，能够准确把握起钻时机并确保钻井经济效益最大化。例如，在监测井下钻压、扭矩等数据曲线的过程中，发现随钻测量的这几项参数的监控曲线出现了异常。表现为扭矩实测值异常升高、曲线波动幅度明显变大，这意味着钻头的轴承座过度磨损并引发了牙轮运转不稳，根据历史数据分析应及时起钻以避免牙轮卡死。而后续对钻头状况的检查结果证明这一判断非常正确，所以，依靠综合录井系统对钻头运行状态的准确预判，预防了卡钻事故的发生。

2.5 完善综合录井系统的事故预警功能

在遥感、人工智能等技术的支持下，综合录井系统所采集到的数据不仅涵盖了钻井工程的工艺参数、地质数据和设备工况的方方面面，而且可以对海量实时信息和历史数据进行快速分析，从中提炼出对钻井事故预测有直观参考价值的信息。但目前在用的综合录井系统中，对钻井事故预测和预警功能的开发有很大的局限性，体现为充分挖掘系统采集到的信息的利用价值，而是仅仅依赖系統安装时设定的功能。所以，在特定钻井工程地质构造、油气层分布特点各异且变化多端的情况下，应在积累一定的实时监测数据和钻井事故防控经验的基础上，对综合录井系统的软件进行优化，使之能够更为精准的预测不同类型的钻井风险，并且有效利用监测数据的价值。

3 结束语

近年来随钻测井技术的进步使得综合录井系统的功能有了很大进步，运用联机运行的综合录井系统进行钻井事故监测，能够精准预测井涌、卡钻等典型事故，大幅降低事故发生频率。而在大数据等技术的支持下，综合录井系统的事故监测及其他功能都会向着智能化的方向发展，对降低油气开采风险和成本会起到更大作用。

参考文献：

[1]周绍琴，李志华.综合录井技术在钻井工程中的应用[J].石化技术，2019，026（007）：367，372.

[2]胡越桥.综合录井技术在实时监测钻井事故中的应用研究[J].石化技术，2019，26（01）：302+309.

[3]韩霄.综合录井在钻井工程中的应用现状与发展思考[J].科学导报，2016，000（008）：264-264.