鉆井工程事故監(jiān)測和預警方法分析

王濤(大慶鉆探工程集團地質錄井一公司，黑龍江 大慶 163000)

我國經(jīng)濟的發(fā)展對石油的依賴性非常大，每年石油的消耗量都在增加，而鉆井工程是石油開采的必要環(huán)節(jié)，關乎開采作業(yè)的水平高低。但是，鉆井工程具有耗資大、風險高、作業(yè)環(huán)境惡劣、意外因素多等特點，一旦發(fā)生事故，將造成巨大的損失，得不償失。而有效的事故監(jiān)測和預警方法將能在事故發(fā)生的早期進行評估分析，可以控制風險，減少損失，對于人員和財產(chǎn)安全的保護而言，具有重大的意義。

1 鉆井工程事故監(jiān)測和預警方法研究

1.1 鉆井工程的現(xiàn)狀

安全是鉆井工程首要考慮的問題，隨著計算機技術和綜合錄井技術的發(fā)展，鉆井監(jiān)控和風險控制的水平有很大的提高，尤其是運用人工智能技術，能夠預判工程的走向，及早的預警，有效的控制風險。但是，目前鉆井事故監(jiān)測和預報方法仍然存在著明顯的不足，限制了鉆井工程的優(yōu)化發(fā)展。鉆井中常見的事故有井漏、井涌、井噴、鉆具損壞、堵塞水眼、牙輪掉落等，常常迫使工程停工，嚴重的還會引發(fā)安全事故。而目前的事故監(jiān)測和預警方法主要是研究工程參數(shù)，觀察其變化情況，進而判斷工程的狀態(tài)。目前為止，此類技術的自動化水平還不高，構建的系統(tǒng)還比較單一，大多采用經(jīng)典數(shù)學工具建立模型，難以客觀、精確的反映鉆井復雜多變的情況。人工智能技術雖然為鉆井工程監(jiān)測和預警拓展了廣闊的前景，但是人工智能技術尚處于探索階段，有待深入的發(fā)展應用。

1.2 鉆井工程事故監(jiān)測和預警方法

1.2.1 鉆具振動分析

此項技術比較先進，由于在鉆井時，巖石與鉆頭、井壁與鉆柱相互作用，會導致鉆具的振動。但是各項因素相互作用所產(chǎn)生的應力比較復雜，可以通過測量其動力學的特征，如使用MWD測量儀，分析動力學特征。目前鉆具振動的分析系統(tǒng)比較有名的是美國的VibrA軟件，而我國的研究處于實驗階段。鉆井過程中，產(chǎn)生的應力波頻譜不同，進而可分析地質信息，尤其是低頻段可以識別牙輪鉆頭的情況。通過研究分析鉆具的振動，可以監(jiān)測鉆具、鉆頭的工作狀態(tài)，預防共振、諧振等狀況。但是鉆具振動分析技術也有一定的局限性，對于井場其他鉆井事故的監(jiān)測和預警作用很小。

1.2.2 綜合錄井參數(shù)研究

鉆井工程中的變量多，參數(shù)復雜，采用綜合錄井參數(shù)分析技術，可以對參數(shù)的變化和多種參數(shù)進行綜合的處理分析，判斷井況和鉆具的狀態(tài)，進而監(jiān)測地層壓力信息。綜合錄井參數(shù)分析技術需要計算機的配合，自動化程度要求高，但是當前許多工作仍由人工完成，這就對操作人員的專業(yè)素質、責任意識、判斷能力等提出了比較高的要求，顯然操作員全程監(jiān)測數(shù)據(jù)的微小變化是不現(xiàn)實的，也難以及時、準確的判斷出鉆井的狀態(tài)。因而計算機監(jiān)測與預警系統(tǒng)的研究被廣泛重視，如法國開發(fā)的ALS-K快速探測系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)鉆井事故的監(jiān)測和預警自動化，對于出口流量、鉆井液進口等計算的精度高，自動計算出流量門限值，在鉆井工程事故和預警領域發(fā)揮著很大的作用。

1.2.3 模糊理論的應用

綜合錄井參數(shù)分析法是一種專家系統(tǒng)，運用了模糊理論，即一種人工智能技術，通過模擬人類專家的思維，動態(tài)分析監(jiān)測到的參數(shù)，能思考鉆井的工作狀態(tài)，并根據(jù)人工專家的經(jīng)驗和專業(yè)知識進行預判。系統(tǒng)會根據(jù)預測的可能性給出提示或預警信息。由于預判本來就有不確定性，而以自然語言為基礎的經(jīng)驗性知識，沒有明確的界限，如果采用經(jīng)典邏輯來表述具有局限性，使得問題的處理過于單一，不能體現(xiàn)出智能的特點。而模糊理論具有隨機性和概率性，是分析隨機和統(tǒng)計的數(shù)學工具，運用模糊理論建立的數(shù)學判斷工具能取代精確的數(shù)學模型，模擬人的思維方式，在處理隨機性和不確定性的問題具有很好的優(yōu)勢。鉆井工程中的變量非常多，受各種因素的影響，存在很大的不確定性，采用精確的數(shù)學模型預判顯然是存在缺點的，也難以客觀的反映問題，而基于模糊理論的人工智能系統(tǒng)具有先天的優(yōu)勢，對定量化的信息進行模糊處理，進而達到多因素綜合分析的目的，基于模糊理論的事故監(jiān)測和預警系統(tǒng)的研究成為了重要的發(fā)展方向。

2 結語

鉆井工程的首要前提是安全性，因而要預防事故，就必須研究事故監(jiān)測和預警方法，將風險降到最小，確保工程的安全性，相關研究還處于實驗階段，有待深入。

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