綜合錄井儀在現場工程監測方面的應用研究

田志強

（大慶鉆探工程公司地質錄井一公司資料采集一分公司，黑龍江 大慶 163000）

現階段，隨著我國經濟快速發展，對能源的需求量不斷上升，國內油田企業加大了原油開發力度。在油氣勘探開發過程中，實現安全高效鉆井對于提升鉆井施工速度，確保鉆井施工安全具有重要意義，對于提升油田產建速度至關重要。為確保鉆井施工安全，綜合錄井儀發揮重要作用。綜合錄井儀組成主要有傳感器系統、烴類氣體檢測系統等，能夠獲取各種工程及鉆井液參數，能夠檢測隨鉆井液返出地面的烴類氣體，通過綜合分析鉆井工程參數、氣測數據等，能夠實現對地層中烴類氣體含量檢測，綜合分析各種工程參數，能夠實時監測工程異常情況。因此，加強對綜合錄井儀的應用，維護儀器工作穩定，發揮綜合錄井儀在工程監測中的重要作用，對于提升地質錄井在油氣勘探中地位具有重要意義。

1 國內外綜合錄井儀發展現狀分析

隨著我國石油工業的不斷發展，油氣勘探技術也不斷取得進步，相應的技術設備性能也越來越優異。在綜合錄井儀方面，我國起步相對較晚，國外以法國地質錄井公司為代表的企業在綜合錄井儀方面發展較早，形成了綜合錄井儀技術系列，對綜合錄井儀進行了深入的探索，在設計功能定位方面，集中在以下四個方向之中，首先是信息傳輸，其次是工程監控，再次就是建立地層剖面，最后就是發現油氣顯示及評價油氣資源。與此同時，在實踐過程中，也在不斷地進行技術革新和探索，在理論體系方面也較為完善，整體的綜合錄井儀性能也朝著信息化、綜合化的方向發展。

我國的綜合錄井儀起步相對較晚，最開始的發展，就是借鑒國外的技術和理念，引進國外錄井設備，然后進行深入探索，從國內發展角度出發，進行不斷改進和完善，最終實現新的突破和創新。雖然在這個過程中，早期我國與國外的一些發達國家相比，有一定的技術差距，但是隨著我國整體經濟和科技水平的持續提升，我國的很多企業，都在該技術領域加大資金投入力度，實踐方面也不斷突破和發展，目前在整體性能上與跟國外綜合錄井儀基本相同，以完全取代了國外綜合錄井儀，占領了國內市場。在一些技術性能方面甚至超過國外，主要體現在兩個方面，一個方面是數據采集系統，另一個方面是錄井儀器房。并且能夠根據國內不同油田需求，開發不用應用功能，更適合國內市場需求并且將綜合錄井儀成本大大降低。現階段，隨著5G通訊技術、人工智能技術的不斷發展，綜合錄井儀還需要在信息化、智能化方面進一步發展，不斷提升綜合錄井儀性能。

2 綜合錄井儀在現場工程監測方面的應用分析

2.1 鉆井參數異常預報

鉆井施工是一項危險系數較高的作業，儀器故障、人為失誤、地質復雜情況等都會造成鉆井工程事故，一旦出現工程異常情況，如果不能及時發現，不能及時采取有效措施處理事故隱患，會導致事態不斷擴大，最終釀成嚴重的工程事故，造成井毀人亡，給企業造成巨大經濟損失。加強對鉆井工程事故監測具有重要意義。錄井工程參數是監測鉆井工程異常的重要手段，加強對錄井工程參數的應用，及時發現工程異常情況，對于提高鉆井安全意義重大。下面以鉆井工程異常情況為例，分析鉆井工程參數對于工程異常監測的意義。當出現堵水眼的情況時，可以從以下幾個方面分析工程參數變化，及時準確判斷出故障類型。出現堵水眼的情況后，鉆井液循環系統會出現工作異常，此時工程參數也會發生異常，主要表現在泵壓會升高，堵水眼后鉆井液不能正常循環，在泥漿泵泵送泥漿的情況下，鉆具內壓力會升高，立管壓力會變大。此時，可以觀察鉆井工程參數曲線，通過觀察曲線變化的幅度，分析立管壓力變化情況，如果泥漿泵排量沒有明顯增加，立管壓力增加明顯，可以初步判斷出現堵水眼。對于錄井工程參數的判斷，可以通過參數變化幅度，設置變化范圍，設置工程異常報警門限，對于堵水眼的情況，可以通過立壓變化范圍，通過軟件自動分析實現通常異常預警；對于鉆具刺漏的情況，也可以通過工程參數變化情況進行判斷，當泵沖沒有明顯變化，流量沒有明顯變化，立壓出現下降，即可反映鉆具出現刺漏，根據立壓參數變化幅度，就可以判斷鉆具刺漏的嚴重程度。也可以設置報警門限，根據鉆井參數變化幅度，進行鉆井刺漏預警；當出現卡鉆情況時，工程參數也會發生變化，主要表現在扭矩變大，上提下放過程中摩阻增大，出現卡鉆的情況可能是井壁掉塊導致卡鉆，也有可能是井底巖屑堆積太多，發生鉆頭泥包。根據鉆井參數反映的情況，采取針對措施，處理卡鉆情況；當鉆頭老化，鉆井速度變慢時，也應該加強分析，根據鉆井參數變化情況，判斷是地層原因還是鉆頭壽命終結導致鉆速變慢。通常當地層巖性發生變化時，地層可鉆性相應的發生變化，由軟地層到硬地層，巖性破碎難度增加，可鉆性變差，此時機械鉆速變慢是地層原因，可以更換鉆頭。當鉆頭使用時間較長，鉆頭老化嚴重，此時分析純鉆時間，判斷鉆頭使用壽命是否終結，同時還需要觀察巖屑變化情況，綜合分析鉆井參數及地層變化情況，做出鉆頭破巖效率下降分析，給出更換新鉆頭或加大鉆井施工參數的建議，提升機械鉆速。

2.2 鉆井液參數異常預報

2.2.1 井漏

在鉆井施工過程中，井漏是比較常見的工程異常情況。對于井漏這一事故而言，發生的根本原因就是對比地層原始的壓力，井筒鉆井液柱壓力相對較高，遠大于地層壓力，從而導致井筒內液柱從地層孔隙或者裂縫進入地層中，導致鉆井液漏失，如果壓差較大，漏失量多，可能進一步引發井噴事故。從另一個角度來分析井漏，就是井筒中有鉆井液不斷滲出，在壓差作用下流入到地層之中。導致該現象的主要原因有兩個，一個原因是對比地層原始的壓力，實際鉆井液液柱壓力要相對高一些，鉆井液從地層孔隙進入地層；另一個原因是液柱壓力過大，大于地層破裂的壓力，將地層壓裂開，鉆井液迅速漏失，最終導致井漏事故發生。

2.2.2 井涌

井涌也是比較常見的鉆井工程異常情況，對于井涌事故而言，主要就是實際的地層壓力，超過了鉆井液液柱本身的壓力，在壓差作用下，地層流體進入到井筒內，導致發生井涌情況。發生井涌的原因有多種，當鉆遇異常高壓地層，地層壓力突然增大，會發生井涌。也有人為控制鉆井液密度不合理導致發生井涌。發生井涌時，在鉆井參數上也有反映，主要表現在返出的鉆井液量增加，池體積上升，總池體積上升。通過觀察池體積數據變化情況及曲線變化幅度，可以判斷發生井涌。

2.3 異常壓力的檢測與預報

井涌、井噴、井漏都與異常地層壓力有關，異常地層壓力的預測及監測具有重要意義。所謂異常地層壓力，是指地層壓力遠大于或遠小于正常地層壓力。當實際地層壓力遠大于正常地層壓力，就會發生井涌或井噴事故。當實際地層壓力遠小于正常地層壓力，就容易發生井漏事故。眾所周知，我國當前的油田勘探過程中，經常會遇到各種各樣的安全事故，舉例來講，井噴、井涌等，所以，必須要對地層壓力進行認真的檢測，這樣才能配置合理的鉆井液密度，在此基礎上，整體地層液體壓力才能始終維持在一個相對平衡的狀態。在地層壓力預測方面，使用較多的是DC 指數法，根據泥頁巖地層壓實情況，根據井深預測正常壓力曲線，實際地層壓力高于預測壓力，即為異常高壓，低于預測壓力，即為欠壓實狀態。對于地層壓力的監測，根據預測的正常地層壓力，與實際地層壓力對比，根據偏離正常地層壓力情況，監測地層壓力。

2.4 鉆井振動分析系統

從現實角度來分析，對于鉆井作業而言，之所以會出現鉆具振動的問題，根本原因，就是鉆具本身與實際的鉆頭或者是巖石等，出現了彼此的碰撞，在這種情況下，就會導致鉆具本身出現相應的應力變化情況，進而導致復雜的振動產生，具體包含的三種振動類型，首先，就是縱振；其次就是橫振；最后就是扭振。那么在現實中，通過對鉆具振動變化進行全面監測和研究，相關人員可以第一時間對鉆頭磨損的情況進行及時掌握，同時，明確鉆具可能會出現的偏轉問題，這樣，現場工作人員就可以對鉆井參數進行調節，通過合理配置鉆井參數，避免發生鉆井安全事故，使得整體的作業效率和鉆井施工質量大幅度提升。這里就以ALS-V 鉆具振動分析系統為例，來分析在現場施工過程中，應用該系統可以從鉆具扭轉和振動強度的角度出發，開展全面的預報分析。在鉆井過程中，系統會對泵壓和大鉤負荷等信息進行實時的收集，然后將其傳輸給監測軟件，此時，應用具有復雜性和多變性特點的快速傅立葉變換模型，對扭矩信號的頻率進行研究，依靠譜圖的方式，對轉矩信號的正弦轉變進行實時檢查，得到扭矩大小變化信息，這樣鉆井人員能夠對數據的變化特點，實時掌握鉆井工程狀況。

3 綜合錄井儀技術與未來發展趨勢

隨著我國經濟快速發展，當前的社會環境呈現一種不斷變化的發展趨勢，對于油田勘探開發技術而言，也在不斷革新和發展，為了更好地滿足油田勘探開發需求，綜合錄井儀儀器勢必也會進一步朝著智能化和集成化的方向發展，不斷改革和創新，隨著自動化設備、傳感器設備、信息傳輸設備等發展速度，綜合錄井儀應用相關技術成果，實現進一步升級。在未來的發展中，綜合錄井儀氣體監測技術也會進一步發展，進一步朝著定量化和實時化的方向，持續性優化和創新，錄井儀也不再是原本單純的儀器本身，更會成為一個大型的應用平臺和數據中心。可以說在這樣的背景下，開展現場工程監測工作，不僅僅可以讓整體實踐工作效率得到大幅度的優化，還能根本性降低安全事故發生概率。

眾所周知，油田開發面對的環境相對特殊和復雜，相應面對的對象也具備多變的特點，在對地層含油氣進行實時檢測的過程中，勢必會受到多種因素的影響和限制，所以，為了有效提高整體作業的安全性和科學性，必須要在相關技術的研究方面加大力度，確保其可以在具體實踐應用的過程中可以更加完善和成熟。從現實角度來看，如今的錄井資料共享工作仍然存在一定的不足之處，且工作標準缺乏統一性，這就導致很多的數據信息都沒有得到充分的應用，在此種情況下，未來的綜合錄井儀技術，就會進一步朝著標準化和規范化的方向創新發展，與此同時，在鉆井技術的持續引導作用下，還可以對相應技術和設備進行不斷創新，結合自身發展需求，不斷探索和融合創新，這樣，才能進一步達成自動化和智能化的發展目標。在實際操作過程中，為了更好地提高整體工作效率，相關工作人員必須要將井場云應用平臺和數據中心積極構建進來，這樣，不僅僅能提升信息傳輸速度，還能實現現場與基地的實時溝通與互動，實現遠程錄井、遠程分析及決策，提升對錄井現場監測效果。

4 結束語

總而言之，對于油田勘探開發而言，將綜合錄井儀技術高效應用，可以根本性地提高監測水平，不僅僅可以對油氣監測和評價工作進一步提升，還能安全高效鉆井，特別是在一些異常復雜的鉆井施工過程中，綜合錄井儀以其監測參數齊全、分析準確等，呈現出了明顯的技術優勢。在未來發展過程中，隨著科技的不斷進步和革新，加上對綜合錄井儀功能的完善，性能的不斷提升，軟硬件不斷升級，不斷拓展探索的深度，并且在具體的現場工程監測之中，進行全方位的推廣和深化應用，只有如此，才能將綜合錄井儀發揮最大的效能，提升錄井在油田勘探開發中重要作用，為油田持續高產穩產提供技術保障。