石油鉆井工程事故預警技術分析

王義學

（渤海鉆探井下作業分公司，河北 任丘 062552）

一、石油鉆井常見事故類型

（一）鉆頭型事故

石油鉆井工程所用鉆頭通常是牙輪式和刮切式這兩種類型，這兩類鉆頭所產生的事故也就分別為牙輪式鉆頭事故和刮切式鉆頭老化型事故。牙輪式鉆頭事故經常是由于鉆頭破損和不正確安裝水眼以及堵水管的不規范操作導致的；刮切式鉆頭老化型事故是由于鉆頭經常與巖石摩擦造成鉆頭老化，從而導致了鉆頭的無法使用。在鉆井工程中，為了減少這類事故的發生，施工人員就必須對這兩類鉆頭的使用方法和保養方法非常熟悉并且按照鉆頭的正常使用方法加以使用，規范地操作鉆頭對石油鉆井工程安全十分重要。

（二）井漏型事故

井漏型事故就是鉆井液從井眼逐漸滲漏到地層的事故類型。這一事故通常是由于鉆井工程施工的不規范操作或者井底的壓能相較于其他地方過高導致的，在鉆井工程中比較常見，但是事故發生后，如果不能及時地采用相應的技術對其加以科學規范的處理，可能會造成事故損害的擴大，甚至影響整個鉆井工程的安全。

（三）井涌、井塌型事故

井涌型事故是在鉆井溢流沒有得到及時處置的情況下出現的。鉆井溢流即在鉆井工程中，井筒的液柱壓力小于地層壓力時，鉆桿和井口處往往會源源不斷地噴出泥漿。如果得不到及時控制，泥漿就會進一步增多，直到產生井涌型事故。這一事故的成因主要在于地層的壓力、地質的條件、鉆井的技術、施工操作是否規范這四個方面。

井塌型事故是由地層的穩定性被破壞所致。因為頁巖的地層中含有一定比例的可溶性鹽和黏土礦物質，這些物質和地層的水平應力進行相互作用就容易導致地層的穩定性被破壞，進而發生嚴重的井塌型事故。此外，如果在鉆井過程中，遇到高野油氣層或者側壓力比較大的地層也會導致鉆井發生垮塌，這對鉆井工程的按期進行和安全問題都帶來了極大的威脅。

二、預警技術分析與探究

（一）模糊數據處理

模糊數據處理也可以稱為專家思維診斷，通過模仿人工處理操作，對工程項目采取把控，人們可以在前期向計算機設定指令，然后系統在處理數據時就會自動模仿其執行效果，然后做出事故風險推斷。模糊數據處理技術優勢較為明顯，其動態性良好，能靈活使用，同時應用過程透明化。從技術結構上分析，其包含了人機互動、推理設備、數據儲備庫、綜合數據傳輸以及智能解釋器等多方面內容。石油鉆井工程執行環境較為惡劣，技術人員操作風險較大，如果僅靠數據以及施工經驗則無法全方位地對風險進行預警處理，所以就需要不受外界因素影響的專家系統來判斷，在計算機推算結論輸出過程中，知識實現了傳輸，可提供給技術人員更全面的參考意見。該系統對外界環境適應效果穩定，只要網絡技術能夠通信，就可以連續作業，同時系統還能夠保存以往數據經驗，更新自身資源庫，不斷在網絡上篩選、吸收新型操作技術，提高整體預警效果。

（二）入井參數監控

井下作業紛繁復雜，為減少事故發生的可能性就必然要做好前期預測工作，如果發現風險存在，則第一時間做出預警判斷，上文中提到當前常見工程事故類型比較多樣，如果建設過程中發生此類問題只能被迫停工，無形中提高了成本資金的投入，同時人員生命安全得不到保障。入井參數更新速度較快，種類多樣，復雜性高，所以技術人員需要在下井之前就做好參數考察，確保對數據能夠實行全面監控，計算鉆井壓力信息，從多個角度來分析計算機自動化水平，當前我國新疆部分地區仍采用人工參數測算，需要盡快實現自動化控制，提高精準度與自動性，減少人工處理量，提高預警防范力度。

（三）信號預處理

21 世紀，石油鉆井工程預警開始升級成為了軟件參數預處理模式，利用計算機技術對可疑參數進行預報，精準度得到了很大提升，但參數范圍的設置還是需要專家進行分析，主觀程度依然存在。如今，信號預處理技術開始趨近成熟，其中包括信號失真判斷和濾波處理，一般可采用拉伊達方法，建立數據模型，然后在其中假定有一組存在隨機誤差的數據值，然后通過對此數據進行測算得到標準數值，按照概率判斷施工風險存在的區間，然后不斷減少區間范圍，對于范圍外的數據提高重視，并適當剔除整改，最終通過計算機端口輸出完整的安全事故預警模型，根據模型判斷數據信息。

（四）工具振幅測定

在進行井下作業時，技術人員會運用一些鉆井用具，此類工具會與巖石、石壁等部位發生接觸與摩擦，從而引發震動。結合牛頓力學可知，傳遞過程中，力會出現一定程度上的發散性，所以需要采用機械設備對其動力情況執行測量與判斷，例如：MWD 儀器等等。相關人員應采用科學性系統對其進行分析，但我國對此類計算機系統的構建仍留在理論模型建設階段。在鉆井工具與受力位置接觸時，發生的震動波普會存在不同的差異性，相關人員可以通過對其分析，得知工程地質情況，或者利用對鉆具運行狀態的分析實現針對性監控，從而優化共振作用的預警性。

（五）智能動態診斷

技術人員要加大對相關內容的重視程度，實現動態化的設備運行性能監控處理，提高預判的靈活性。使監控的數據結果能夠達到事故預警的實際要求。要想對設備的故障問題進行有效預處理，就需要將工作執行落實在狀態監控、治理預防、分析診斷等多個環節。技術人員可以首先利用傳感器對設備工作狀態采取靈活的動態監控，然后記錄其運行過程中的各項參數信息。并在此基礎上，以正常數據參數作為對比樣本，利用對比分析的方式對故障的位置進行分析診斷。

三、結束語

總之，各項預警技術可以極大地提高鉆井工程事故預警能力，預防事故的發生，提高石油開采的安全性和石油質量。同時，鉆井工程事故的預警技術對于保證鉆井工程的安全進行和施工人員的安全都有重要的作用，通過持續地改進事故預警技術，可以不斷地增加鉆井工程的穩定性和安全性，對于保證我國石油的總供給、滿足當前經濟社會發展對石油的需求至關重要。