綜合錄井數據在預防鉆井事故方面的應用

唐凱（長城鉆探工程有限公司錄井公司，遼寧 盤錦124010）

錄井就是利用巖礦分析、物理化學等方法，對鉆井過程中井筒反出的氣體、固體、液體，進行觀察、收集、記錄從而提供地質剖面、油氣層評價等信息服務。而綜合錄井技術則是一門以錄井為基礎的高新、基礎油氣技術集合體，包括氣測錄井、鉆井液錄井、現代工程錄井、數據遠程傳輸等。

1 綜合錄井技術的應用與開發趨勢

1.1 綜合錄井技術應用

第一，利用綜合錄井技術可展開詳細的地層、地質評價，其中包括地層劃分、構造分析、巖相古地理等基礎勘探工作，并以此為鉆井事故預警系統的基礎背景。

第二，除地層地質評價，利用綜合錄井技術還可進行油氣資源評價，是整體油氣工程中重要的一環，評價內容包括及時并準確地發現油氣層、儲集層評價、單井油氣資源綜合評價等。

第三，借助綜合錄井技術可展開鉆井實時預警、地層壓力監測、優選鉆井參數等，并利用先進的隨鉆測井技術，為定向井、水平井等提供施工服務，進一步加強整體工程的安全系數。

第四，還可與高新信息技術相結合，例如UNIX 操作系統、C++語言技術、WITS 數據傳輸格式等，并為油氣工程內不同的崗位人員配備相應的遠程終端、應用程序庫等，從而加強整體工作的便利性、科學性、高效性等。

1.2 綜合錄井技術開發趨勢

一方面，我國綜合錄井技術正向著自動化、智能化、信息化的方向發展，變加強水力學參數研究與檢測、采集等相關能力，可對水流注入速度等進行實時計算，從而提升鉆探質量，加強了整體錄井信息服務水平。因此，我國當代石油鉆探公司，往往還可被稱為石油鉆探信息服務公司，將多方領域的技術與鉆井、測試等工作日志數據信息等完美融合，不僅最大限度地提高鉆井事故預警能力，還不斷推動了我國油氣工程的總體發展[1]。

而另一方面，國外與我國綜合錄井技術發展方向相似，綜合錄井數據處理方面是向著功能更高、速度更快的軟件平臺、現場工作站等方向發展；信息數據采集由“定性”到“定量”發展，如定量脫氣、定量熒光分析等。

2 應用綜合錄井數據預防鉆井事故探析

2.1 應用綜合錄井建立鉆井事故可預警系統

2.1.1SVM鉆具失效事故預警模型

通常，導致鉆具失效事故的因素較多，普通預警方案難以對其進行預警。因此，應首先確定綜合錄井收集樣本數據與影響鉆具失效的因素，如井斜角、鉆具質量、腐蝕因素等。然后，應用SVM的局部性與全局性核函數進行測定，具體可將泛化能力較好的多項式核函數與學習能力較好的徑向核函數進行組合后測定。最后，依據所測定的鉆具失效預測結果進行分析，將SVM預測結果與實際情況比對，并建立相應的事故預警系統模型。

2.1.2模糊理論減震器失效事故預警模型

在鉆井減震器事故診斷與識別過程中，充滿不確定性、復雜性、模糊性，無法利用有效、準確性的參數變化進行減震器事故預警。因此，應使用模糊理論建立減震器失效事故預警模型。首先要通過綜合錄井數據信息來確定令減震器失效的因素，將評價指標劃分為區域較小的等級內；然后模糊主要參數從而得到其異常變量，并激活模糊規則；最后再以模糊數學可加性得出最終結果，從而進行判定事故嚴重程度，形成對應事故預警模型。

2.1.3灰色關聯理論卡鉆事故預警模型

在井下事故中，卡鉆是鉆井較為常見的一種，通常由泥包卡鉆、沉沙卡鉆等類型，其預警難點就在于不同類型的卡鉆事故產生前，征兆卻十分相似。因此，卡鉆事故預警模型，可以應用灰色關聯理論結合綜合錄井技術共同分析，將發生卡鉆時的特征參數變化與相應的標準模式結合，從而精準判斷具體卡鉆原因，及時發出準確的預警信息。具體可理解為，當即將發生卡鉆事故時，通過綜合錄井數據收集來的異常信息得出鉆井事故序列，然后將事故序列與綜合錄井數據序列進行比較、關聯后，即可判斷是否出現卡鉆事故，并進行數據收集隨后再進行預警系統模型的建立[2]。

2.2 綜合錄井技術應用于鉆井事故探析

2.2.1綜合錄井技術應用于井漏事故

井漏通常發生在鉆井液壓力大于地層壓力，同時下鉆時鉆桿、套管等下井的過程中引起地層壓力進一步超負荷，最終導致井漏現象。若井漏問題不及時解決，則會造成井噴、井涌等更為嚴重的事故，極易造成人身安全問題與經濟財產損失。因此，可利用綜合錄井采集的鉆壓、懸重、鉆井液性能等參數信息，計算地層壓力系數等數據進行判斷是否發生井漏。同時利用數據、曲線變化及時進行相應處理，建立數據記錄檔案，以備后續建立預警模型。

如，某油井在作業過程中，工作人員發現綜合錄井采集信息顯示102號井曾在下午18時左右出現過異常數據，在未中斷作業的前提下工作人員繼續觀察到23時，將去全部信息進行圖像繪制與計算分析，發現：18 時45 分102 號井懸重壓力高達1300kN，立管壓力則到達18MPa，鉆壓在0~150kN 之間不穩定浮動，在進入21時之后扭矩保持在20kN/m，池溢漏自30m3持續呈下降趨勢，并在23點將至10m3。工作人員判定102號井即將發生井漏事故，因此即刻停止該井的工作任務，并安排工作人員進行詳細排查，最終完滿解決。

2.2.2綜合錄井技術應用于井涌事故

在井漏的基礎上，鉆遇到高滲層，且地層壓力發生大于鉆井液柱壓力時，就會引發井涌事故。通常綜合錄井會出現：出口流量與鉆井液體積提升，泵壓下降，泵沖增加，鉆井液密度降低等綜合現象，既可進一步判斷井下是否出現井涌事故[3]。

例如，某井在三開后，利用欠平衡鉆井技術繼續進行作業，當天19年到22點30分綜合錄井采集數據出現明顯變化。氣測全烴極其組分與積液體積整體上升，出口密集度、導電率等下降等井涌預警現象。但相關工作人員并未停止作業，并決定繼續觀察。直至23點50分，出口密度下降至1.03g/cm3，出口量提升38.4%，鉆井液總池體積上升約4m3，等，工作人員此時才判斷該井出現井涌事故，立刻停泵壓井進行補救與事故排查。

2.2.3綜合錄井技術應用于鉆具刺漏、泵刺漏事故

刺漏事故主要是由于鉆井液高壓循環系統出現問題，如系統內鉆具、泥漿泵等，最終會導致“落魚”事故。一方面，若泥漿泵線路沒有問題，會產生力壓下降的現象，綜合錄井采集數據呈平穩直線下降的趨勢，則可判斷為鉆具刺漏。另一方面，若力壓下降的同時出入口流量?隨之下降，則可判斷為泥漿泵刺漏事故。通常，這二者事故發生前，還會出現扭矩、鉆壓提升等現象；若認為操作想要提高力壓，反而會出現下降的問題。

例如，某井于11 時時泵沖保持在88r/min，狀態平穩，但工作人員發現該井力壓卻開始下降，從8.71MPa 降至8.22MPa。觀察兩小時后，力壓持續下降到7.87MPa，工作人員即刻決定停止作業，進行事故排查，果然發現一根幾近斷裂的鉆鋌橫向刺穿泥漿泵，造成一條長42cm 的裂縫，后續經過及時搶修，該井及時恢復作業。

2.2.4綜合錄井技術應用于井塌事故

井塌即為鉆井過程中井壁垮塌并導致卡鉆的現象。通常是由于井內液柱壓力與地層壓力不平衡，且地層受鉆井液僅浸泡至膨脹、破碎，同時在起鉆過程中并沒有及時回灌鉆井液，造成井內液柱壓力下降等，最終導致井塌事故。通常綜合錄井采集參數會出現：泵壓波動劇烈、扭矩明顯提升、鉆速卻不斷下降等情況。

某井在鉆井過程中，工作人員發現綜合錄井數據顯示，鉆泵數據突然開始劇烈波動，并呈現鋸齒狀，同時發現巖屑沉沙增多，且大小形狀混雜，扭矩從0上升至25kN/m，鉆速曾直接下降至0。技術人員立刻判斷是出現了井塌問題，馬上停止該井作業，及時展開排查工作。

3 結語

總而言之，對鉆井工程進行實時監控，保證工程進度與安全，是我國目前綜合錄井技術的基本要求。隨我國科技不斷發展、進步，將會開發出更多更有效的綜合錄井技術，并進一步提升在鉆井工程中的應用范圍，以便提升鉆井工程質量、效率、秩序，有效推動我國工業經濟發展。