综合录井仪在现场工程监测方面的应用研究

田志强

（大庆钻探工程公司地质录井一公司资料采集一分公司，黑龙江 大庆 163000）

现阶段，随着我国经济快速发展，对能源的需求量不断上升，国内油田企业加大了原油开发力度。在油气勘探开发过程中，实现安全高效钻井对于提升钻井施工速度，确保钻井施工安全具有重要意义，对于提升油田产建速度至关重要。为确保钻井施工安全，综合录井仪发挥重要作用。综合录井仪组成主要有传感器系统、烃类气体检测系统等，能够获取各种工程及钻井液参数，能够检测随钻井液返出地面的烃类气体，通过综合分析钻井工程参数、气测数据等，能够实现对地层中烃类气体含量检测，综合分析各种工程参数，能够实时监测工程异常情况。因此，加强对综合录井仪的应用，维护仪器工作稳定，发挥综合录井仪在工程监测中的重要作用，对于提升地质录井在油气勘探中地位具有重要意义。

1 国内外综合录井仪发展现状分析

随着我国石油工业的不断发展，油气勘探技术也不断取得进步，相应的技术设备性能也越来越优异。在综合录井仪方面，我国起步相对较晚，国外以法国地质录井公司为代表的企业在综合录井仪方面发展较早，形成了综合录井仪技术系列，对综合录井仪进行了深入的探索，在设计功能定位方面，集中在以下四个方向之中，首先是信息传输，其次是工程监控，再次就是建立地层剖面，最后就是发现油气显示及评价油气资源。与此同时，在实践过程中，也在不断地进行技术革新和探索，在理论体系方面也较为完善，整体的综合录井仪性能也朝着信息化、综合化的方向发展。

我国的综合录井仪起步相对较晚，最开始的发展，就是借鉴国外的技术和理念，引进国外录井设备，然后进行深入探索，从国内发展角度出发，进行不断改进和完善，最终实现新的突破和创新。虽然在这个过程中，早期我国与国外的一些发达国家相比，有一定的技术差距，但是随着我国整体经济和科技水平的持续提升，我国的很多企业，都在该技术领域加大资金投入力度，实践方面也不断突破和发展，目前在整体性能上与跟国外综合录井仪基本相同，以完全取代了国外综合录井仪，占领了国内市场。在一些技术性能方面甚至超过国外，主要体现在两个方面，一个方面是数据采集系统，另一个方面是录井仪器房。并且能够根据国内不同油田需求，开发不用应用功能，更适合国内市场需求并且将综合录井仪成本大大降低。现阶段，随着5G通讯技术、人工智能技术的不断发展，综合录井仪还需要在信息化、智能化方面进一步发展，不断提升综合录井仪性能。

2 综合录井仪在现场工程监测方面的应用分析

2.1 钻井参数异常预报

钻井施工是一项危险系数较高的作业，仪器故障、人为失误、地质复杂情况等都会造成钻井工程事故，一旦出现工程异常情况，如果不能及时发现，不能及时采取有效措施处理事故隐患，会导致事态不断扩大，最终酿成严重的工程事故，造成井毁人亡，给企业造成巨大经济损失。加强对钻井工程事故监测具有重要意义。录井工程参数是监测钻井工程异常的重要手段，加强对录井工程参数的应用，及时发现工程异常情况，对于提高钻井安全意义重大。下面以钻井工程异常情况为例，分析钻井工程参数对于工程异常监测的意义。当出现堵水眼的情况时，可以从以下几个方面分析工程参数变化，及时准确判断出故障类型。出现堵水眼的情况后，钻井液循环系统会出现工作异常，此时工程参数也会发生异常，主要表现在泵压会升高，堵水眼后钻井液不能正常循环，在泥浆泵泵送泥浆的情况下，钻具内压力会升高，立管压力会变大。此时，可以观察钻井工程参数曲线，通过观察曲线变化的幅度，分析立管压力变化情况，如果泥浆泵排量没有明显增加，立管压力增加明显，可以初步判断出现堵水眼。对于录井工程参数的判断，可以通过参数变化幅度，设置变化范围，设置工程异常报警门限，对于堵水眼的情况，可以通过立压变化范围，通过软件自动分析实现通常异常预警；对于钻具刺漏的情况，也可以通过工程参数变化情况进行判断，当泵冲没有明显变化，流量没有明显变化，立压出现下降，即可反映钻具出现刺漏，根据立压参数变化幅度，就可以判断钻具刺漏的严重程度。也可以设置报警门限，根据钻井参数变化幅度，进行钻井刺漏预警；当出现卡钻情况时，工程参数也会发生变化，主要表现在扭矩变大，上提下放过程中摩阻增大，出现卡钻的情况可能是井壁掉块导致卡钻，也有可能是井底岩屑堆积太多，发生钻头泥包。根据钻井参数反映的情况，采取针对措施，处理卡钻情况；当钻头老化，钻井速度变慢时，也应该加强分析，根据钻井参数变化情况，判断是地层原因还是钻头寿命终结导致钻速变慢。通常当地层岩性发生变化时，地层可钻性相应的发生变化，由软地层到硬地层，岩性破碎难度增加，可钻性变差，此时机械钻速变慢是地层原因，可以更换钻头。当钻头使用时间较长，钻头老化严重，此时分析纯钻时间，判断钻头使用寿命是否终结，同时还需要观察岩屑变化情况，综合分析钻井参数及地层变化情况，做出钻头破岩效率下降分析，给出更换新钻头或加大钻井施工参数的建议，提升机械钻速。

2.2 钻井液参数异常预报

2.2.1 井漏

在钻井施工过程中，井漏是比较常见的工程异常情况。对于井漏这一事故而言，发生的根本原因就是对比地层原始的压力，井筒钻井液柱压力相对较高，远大于地层压力，从而导致井筒内液柱从地层孔隙或者裂缝进入地层中，导致钻井液漏失，如果压差较大，漏失量多，可能进一步引发井喷事故。从另一个角度来分析井漏，就是井筒中有钻井液不断渗出，在压差作用下流入到地层之中。导致该现象的主要原因有两个，一个原因是对比地层原始的压力，实际钻井液液柱压力要相对高一些，钻井液从地层孔隙进入地层；另一个原因是液柱压力过大，大于地层破裂的压力，将地层压裂开，钻井液迅速漏失，最终导致井漏事故发生。

2.2.2 井涌

井涌也是比较常见的钻井工程异常情况，对于井涌事故而言，主要就是实际的地层压力，超过了钻井液液柱本身的压力，在压差作用下，地层流体进入到井筒内，导致发生井涌情况。发生井涌的原因有多种，当钻遇异常高压地层，地层压力突然增大，会发生井涌。也有人为控制钻井液密度不合理导致发生井涌。发生井涌时，在钻井参数上也有反映，主要表现在返出的钻井液量增加，池体积上升，总池体积上升。通过观察池体积数据变化情况及曲线变化幅度，可以判断发生井涌。

2.3 异常压力的检测与预报

井涌、井喷、井漏都与异常地层压力有关，异常地层压力的预测及监测具有重要意义。所谓异常地层压力，是指地层压力远大于或远小于正常地层压力。当实际地层压力远大于正常地层压力，就会发生井涌或井喷事故。当实际地层压力远小于正常地层压力，就容易发生井漏事故。众所周知，我国当前的油田勘探过程中，经常会遇到各种各样的安全事故，举例来讲，井喷、井涌等，所以，必须要对地层压力进行认真的检测，这样才能配置合理的钻井液密度，在此基础上，整体地层液体压力才能始终维持在一个相对平衡的状态。在地层压力预测方面，使用较多的是DC 指数法，根据泥页岩地层压实情况，根据井深预测正常压力曲线，实际地层压力高于预测压力，即为异常高压，低于预测压力，即为欠压实状态。对于地层压力的监测，根据预测的正常地层压力，与实际地层压力对比，根据偏离正常地层压力情况，监测地层压力。

2.4 钻井振动分析系统

从现实角度来分析，对于钻井作业而言，之所以会出现钻具振动的问题，根本原因，就是钻具本身与实际的钻头或者是岩石等，出现了彼此的碰撞，在这种情况下，就会导致钻具本身出现相应的应力变化情况，进而导致复杂的振动产生，具体包含的三种振动类型，首先，就是纵振；其次就是横振；最后就是扭振。那么在现实中，通过对钻具振动变化进行全面监测和研究，相关人员可以第一时间对钻头磨损的情况进行及时掌握，同时，明确钻具可能会出现的偏转问题，这样，现场工作人员就可以对钻井参数进行调节，通过合理配置钻井参数，避免发生钻井安全事故，使得整体的作业效率和钻井施工质量大幅度提升。这里就以ALS-V 钻具振动分析系统为例，来分析在现场施工过程中，应用该系统可以从钻具扭转和振动强度的角度出发，开展全面的预报分析。在钻井过程中，系统会对泵压和大钩负荷等信息进行实时的收集，然后将其传输给监测软件，此时，应用具有复杂性和多变性特点的快速傅立叶变换模型，对扭矩信号的频率进行研究，依靠谱图的方式，对转矩信号的正弦转变进行实时检查，得到扭矩大小变化信息，这样钻井人员能够对数据的变化特点，实时掌握钻井工程状况。

3 综合录井仪技术与未来发展趋势

随着我国经济快速发展，当前的社会环境呈现一种不断变化的发展趋势，对于油田勘探开发技术而言，也在不断革新和发展，为了更好地满足油田勘探开发需求，综合录井仪仪器势必也会进一步朝着智能化和集成化的方向发展，不断改革和创新，随着自动化设备、传感器设备、信息传输设备等发展速度，综合录井仪应用相关技术成果，实现进一步升级。在未来的发展中，综合录井仪气体监测技术也会进一步发展，进一步朝着定量化和实时化的方向，持续性优化和创新，录井仪也不再是原本单纯的仪器本身，更会成为一个大型的应用平台和数据中心。可以说在这样的背景下，开展现场工程监测工作，不仅仅可以让整体实践工作效率得到大幅度的优化，还能根本性降低安全事故发生概率。

众所周知，油田开发面对的环境相对特殊和复杂，相应面对的对象也具备多变的特点，在对地层含油气进行实时检测的过程中，势必会受到多种因素的影响和限制，所以，为了有效提高整体作业的安全性和科学性，必须要在相关技术的研究方面加大力度，确保其可以在具体实践应用的过程中可以更加完善和成熟。从现实角度来看，如今的录井资料共享工作仍然存在一定的不足之处，且工作标准缺乏统一性，这就导致很多的数据信息都没有得到充分的应用，在此种情况下，未来的综合录井仪技术，就会进一步朝着标准化和规范化的方向创新发展，与此同时，在钻井技术的持续引导作用下，还可以对相应技术和设备进行不断创新，结合自身发展需求，不断探索和融合创新，这样，才能进一步达成自动化和智能化的发展目标。在实际操作过程中，为了更好地提高整体工作效率，相关工作人员必须要将井场云应用平台和数据中心积极构建进来，这样，不仅仅能提升信息传输速度，还能实现现场与基地的实时沟通与互动，实现远程录井、远程分析及决策，提升对录井现场监测效果。

4 结束语

总而言之，对于油田勘探开发而言，将综合录井仪技术高效应用，可以根本性地提高监测水平，不仅仅可以对油气监测和评价工作进一步提升，还能安全高效钻井，特别是在一些异常复杂的钻井施工过程中，综合录井仪以其监测参数齐全、分析准确等，呈现出了明显的技术优势。在未来发展过程中，随着科技的不断进步和革新，加上对综合录井仪功能的完善，性能的不断提升，软硬件不断升级，不断拓展探索的深度，并且在具体的现场工程监测之中，进行全方位的推广和深化应用，只有如此，才能将综合录井仪发挥最大的效能，提升录井在油田勘探开发中重要作用，为油田持续高产稳产提供技术保障。