信息時代綜合錄井技術(shù)在鉆井系統(tǒng)工程中的實踐

張清濤

摘要：信息時代，綜合錄井技術(shù)借助信息技術(shù)在鉆井工程中可發(fā)揮出監(jiān)管作用，同時也可在鉆井工程事故判斷方面起到預(yù)防管控的作用，比如可實現(xiàn)對鉆具斷落、鉆頭噴嘴掉落等情況，以及井涌事故、井漏事故進行有效分析預(yù)測。同時也可實時高效采集鉆探過程中的危險氣體濃度，通過計算機建模分析，對地層壓力進行預(yù)測，從而對鉆探過程中的安全隱患做出實時高效的分析判斷。

關(guān)鍵詞：綜合錄井技術(shù)；信息技術(shù)；鉆井工程；實踐

一、前言

綜合錄井技術(shù)在鉆井工程中的應(yīng)用是必不可少的，新時期，相關(guān)技術(shù)部門需要對綜合錄井技術(shù)的實踐應(yīng)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)做出科學(xué)高效的設(shè)定，參照當(dāng)前綜合鉆探活動的實際需求，對各項信息要素做出體系化、高效化的分析，做到統(tǒng)籌性控制，提高鉆探活動的安全性和穩(wěn)定性。

二、綜合錄井技術(shù)概述

綜合錄井技術(shù)借助信息技術(shù)，主要在鉆探過程中完成對資料的搜集、整理，實現(xiàn)對地層結(jié)構(gòu)的評價分析，同時也能夠做到對油氣資源的評價管控。結(jié)合該類技術(shù)可實現(xiàn)對整個鉆井施工作業(yè)的全過程、全生命周期監(jiān)管，可保證施工作業(yè)更加安全、高效地進行。綜合錄井在鉆探工程中的實踐應(yīng)用較為常見，可通過對鉆井液中成分的分析，評估其中油氣含量，并且間接判斷出地層的流體性質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及對儲存進行有效評價分析，可在后續(xù)進行深層次鉆井施工管理過程中做到精細(xì)化控制，判斷油層、氣層的具體結(jié)構(gòu)方位，以此來有效控制鉆井成本。

三、綜合錄井技術(shù)在鉆井系統(tǒng)工程中的實踐應(yīng)用

綜合錄井技術(shù)在鉆井系統(tǒng)工程中的應(yīng)用涉及較多內(nèi)容，例如在監(jiān)督管控方面的應(yīng)用較為常見，同時在施工管理過程中也可用于對鉆井工程事故的判斷，并且也可做到對鉆具斷落的有效預(yù)判分析；對鉆具以及鉆井泵刺漏的問題進行更加體系化、高效化地判斷；除此之外還可做到對鉆頭噴嘴掉落的高效控制；做到對井涌的判斷以及提前預(yù)報處理；對井漏的判斷以及預(yù)報；同時還可做到對危險氣體以及各項氣體參數(shù)的識別檢測；最關(guān)鍵的是，可利用相關(guān)技術(shù)對地層壓力進行預(yù)測預(yù)報，做好對鉆頭水力學(xué)性能的有效判斷，從而提升整個結(jié)構(gòu)的綜合穩(wěn)定性和可靠性。

（一）在監(jiān)管方面的應(yīng)用

油氣勘探作業(yè)項目具備較高的投入成本，同時也存在較高的投資風(fēng)險。鉆井費用作為勘探項目中占比較大的結(jié)構(gòu)部分，相關(guān)單位需要嘗試減少在勘探期間所耗費的成本，提高經(jīng)濟效益，而借助綜合錄井技術(shù)，可為鉆井作業(yè)的正常高效開展提供良好的技術(shù)保障，發(fā)揮出傳統(tǒng)施工作業(yè)無法替代的作用。一般情況下，綜合錄井系統(tǒng)結(jié)合了多種檢測儀器設(shè)備，借助體系化控制，能夠完成對鉆井過程中各項要素的評價、監(jiān)測、分析，其具備以下多方面的優(yōu)勢和特征。

首先，通過搭載的傳感器系統(tǒng)，結(jié)合自動監(jiān)控手段，將鉆井施工環(huán)節(jié)的各項參數(shù)變化以及設(shè)備信息實時有效地反饋出來，從而更加直觀、清晰地把控鉆井活動的實際開展情況[1]。

其次，結(jié)合相關(guān)技術(shù)也具備相應(yīng)的時效性，能夠發(fā)現(xiàn)異常，并且完成對異常數(shù)據(jù)信息的分析控制，并且為后續(xù)提供相應(yīng)的施工整改建議。綜合錄井儀器設(shè)備所搭載的個別探頭具備較高的測量精度，能夠?qū)Ω鞣N細(xì)微變化作出快速高效地反應(yīng)，從而推斷出當(dāng)前地下各類參數(shù)信息的變化狀況，進而實時高效地調(diào)整鉆井工程施工建設(shè)方案，降低成本。

總體來說，在鉆井工程監(jiān)督管控方面，結(jié)合綜合錄井技術(shù)可實時高效地反饋各項信息，同時也能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備的運行工況、參數(shù)進行有效播報、整合，可在多元化施工建設(shè)活動中獲取具備前瞻性的數(shù)據(jù)信息，從而做到對問題點的提前預(yù)防處理。

（二）對鉆井工程事故判斷的應(yīng)用

結(jié)合綜合錄井技術(shù)以及以及相關(guān)專項設(shè)備，可測量出多樣化的參數(shù)信息，包含對設(shè)備的扭矩、套管壓力、流量、溫度、電阻大小等多種因素進行測量分析，可繪制得到多樣化的參數(shù)曲線，實現(xiàn)對各項信息資料的實時高效監(jiān)測，可對工程事故進行有效預(yù)判處理。比如可通過綜合錄井技術(shù)對鉆頭異常情況進行播報、預(yù)報管控，當(dāng)鉆頭在工作過程中接觸到質(zhì)地較為堅硬的巖石，或者在處于高溫、高壓的極端環(huán)境時遭受到破壞，導(dǎo)致鉆井效率降低。因此需要及時對鉆頭的工作環(huán)境狀況進行高效判斷，減少鉆頭出現(xiàn)損壞的概率，可通過分析環(huán)境信息來有效控制鉆機轉(zhuǎn)速、鉆進深度，從而有效減少鉆具在運行過程中所受到的阻力，保護鉆具結(jié)構(gòu)完整。在此期間可結(jié)合綜合錄井技術(shù)實時有效地分析出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)壓的變化狀況，可對鉆頭的工作狀態(tài)以及使用極限進行有效分析、判斷、評估，從而準(zhǔn)確報告當(dāng)前井下作業(yè)狀況。

（三）對鉆具斷落的情況進行判斷預(yù)報

一般情況下，井下施工作業(yè)會面臨較為復(fù)雜的外在環(huán)境，從而極易導(dǎo)致鉆具斷落、脫落，比如當(dāng)鉆具工作疲勞度、疲損度增加時會導(dǎo)致鉆具脫落，或者鉆井泵出現(xiàn)側(cè)漏也會導(dǎo)致鉆具受到影響。若鉆具的制造生產(chǎn)存在相應(yīng)的質(zhì)量問題，或者由于施工操作不當(dāng)，則會導(dǎo)致鉆具落入井中，需要及時對相關(guān)事故進行處理、控制。由于鉆井工作具備持續(xù)性，如果無法實時反饋鉆具的脫落、斷落狀況，則無法快速高效地改良施工建設(shè)，最終會引發(fā)施工安全隱患。為此，工作人員須結(jié)合科學(xué)有效的分析技術(shù)，對鉆具斷落的情況進行判斷評價，可通過地面參數(shù)，結(jié)合綜合錄井技術(shù)對各項細(xì)微參數(shù)變化進行準(zhǔn)確高效地識別判斷，以此來對事故進行分析處理。比如，鉆具斷落時其懸重會發(fā)生相應(yīng)的改變，而當(dāng)其發(fā)生變化時會伴隨著泵壓的降低，借此可通過細(xì)微參數(shù)變化來判斷出鉆具是否掉落[2]。

（四）鉆具和鉆井泵刺漏的判斷分析

鉆井刺漏事故通常伴隨高壓、高溫的現(xiàn)場環(huán)境狀況，會引發(fā)嚴(yán)重的鉆具掉落事故。鉆井泵刺漏會直接損壞設(shè)備，嚴(yán)重降低鉆頭的工作效率，需要及時對鉆具出現(xiàn)的各類問題進行有效控制，為此需結(jié)合綜合錄井技術(shù)，對其中的核心部件，如泵壓參數(shù)的變化進行評估分析，但是泵壓的變化往往受到外在因素的影響，比如當(dāng)外在泵沖出現(xiàn)變化時也會導(dǎo)致泵壓發(fā)生改變，因此需要整合多方面的判斷，結(jié)合泵沖參數(shù)以及各種信息數(shù)據(jù)，對其中潛在的刺漏現(xiàn)象進行分析控制。除此之外，也可通過分析出口排量來評估是否存在鉆井泵刺漏的情況。一般情況下，當(dāng)出口排量減小時，則表明鉆具刺漏，在此過程中工作人員需要及時分析在看板工具中泵沖以及泵壓曲線的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，對泵沖數(shù)值的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)以及動搖曲線向左偏移量，以及隨著時間增加的偏移幅度進行分析。同時也需要聯(lián)合泵壓來完成檢測分析，從而判斷出鉆井泵刺漏現(xiàn)象是否存在，進而采取有效的管理控制措施。

（五）井涌的判斷和提前預(yù)報

井涌通常與地層壓力存在相應(yīng)的關(guān)聯(lián)，如地層壓力過高，會導(dǎo)致壓力差出現(xiàn)，致使地層流體進入。如果控制得當(dāng)，則會保證施工作業(yè)安全高效進行，如果處理不當(dāng)存在操作失誤，則可能造成嚴(yán)重的井噴事故，進而引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)隱患。井涌的先兆通常與氣體數(shù)值存在密切關(guān)聯(lián)，須重點結(jié)合綜合錄井技術(shù)來檢測出口氣體的密度、導(dǎo)電率的變化狀況，從而斷別出鉆探過程中的各項參數(shù)數(shù)值，通過分析井口排量的大小，做出提前高效的預(yù)防控制，采取有效的控制措施，以此來有效遏制井涌事故的發(fā)生。此外，為了達成安全鉆井的管控目的，在判斷井涌的過程中，工作人員需要對井口出現(xiàn)的間接性噴灑物質(zhì)進行分析評估，同時對鉆井液的密度數(shù)值變化進行高效測量。通過綜合錄井技術(shù)來實現(xiàn)判斷、評估，有效防范其中的參數(shù)變化，如果數(shù)值變化過大，則需要引起足夠重視，通過增壓或者釋放壓力來減少井涌事故發(fā)生的概率[3]。

總體來說，在對井涌事故進行管理期間，可通過對其中關(guān)鍵參數(shù)，如出口流量變大、池面積變大、鉆井液密度降低、導(dǎo)電率的變化以及水基鉆井液電導(dǎo)率的數(shù)值進行分析、評估，做出綜合判斷、綜合衡量，結(jié)合建模技術(shù)，對井噴的概率進行有效評測分析，可真正意義上做到防患于未然。

（六）井漏的判斷和預(yù)報

井漏的產(chǎn)生與多個因素有關(guān)，與鉆井液的壓力數(shù)值、施工操作、地層壓力以及裂縫結(jié)構(gòu)均存在相應(yīng)的關(guān)聯(lián)，須采取有效的管控措施，實現(xiàn)對其更加科學(xué)高效地預(yù)防控制。通過對井漏的判斷分析，可減少鉆井液的流失，同時也可對其中存在的井塌以及卡鉆等安全事故進行防范控制，節(jié)約鉆井的時間，減少費用，提高綜合管控效率。井漏所帶來的明顯變化包含鉆井液的體積、密度、濃度降低，可結(jié)合綜合錄井技術(shù)，從泵充數(shù)、出口排量、泵壓的變化情況來判斷是否存在井漏現(xiàn)象，做到提前預(yù)報處理。此時工作人員可結(jié)合鉆井液密度的變化曲線，同時對外部探頭等設(shè)備進行檢查、分析，對泵壓進行評估考量，對總池體積的變化情況以及出口排量進行線性分析，從而采取有效的堵漏措施，減少消耗[4]。

井漏通常表現(xiàn)在多個結(jié)構(gòu)層面，在對井漏問題進行管控的過程中，工作人員須采取有效的應(yīng)對措施，須做好邊鉆邊漏，以及參數(shù)變化等情況的重點管控，及時對傳感器參數(shù)、曲線異常的情況進行有效分析，做好氣密性檢測、密度檢測。另外，在管理控制過程中，工作人員也需要對泵沖數(shù)進行有效識別分析，對各類傳感器工作狀況進行控制。除此之外，在對井漏問題進行處理期間，工作人員也需要對傳感器溫度、電導(dǎo)率等相關(guān)參數(shù)信息進行測評、分析，做好更加科學(xué)化、高效化的管控。

（七）危險氣體檢測

在井下施工作業(yè)中會釋放出大量的烷烴類物質(zhì)，如一氧化碳、硫化氫，相關(guān)物質(zhì)與氧氣在濃度條件滿足時會發(fā)生爆炸，進而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。可借助綜合錄井技術(shù)來實現(xiàn)對鉆井、鉆探活動中烷烴氣體以及碳氧合物、硫氫化物的檢測、分析、評定。通過計算機建模分析，對其中危險氣體的安全隱患問題進行高效控制，可有效管控氣體變化參數(shù)信息，從而減少安全事故發(fā)生的概率。在安全管理控制過程中，可通過定向化控制，結(jié)合各類氣體探測儀器、設(shè)備，對其中的濃度大小參數(shù)進行科學(xué)、高效地把控[5]。

除此之外，在氣體檢測過程中，工作人員也可借助科學(xué)有效的管理措施，對單根氣以及二次循環(huán)氣進行有效檢測、分析、判斷。在此過程中，工作人員須對油氣密度進行實時高效測量分析，通過相關(guān)氣體浸入鉆井液的反饋時間，通過色譜曲線分析其中的異常數(shù)值，進行評估判斷，以此來對單根氣進行檢測評定；而在對二次循環(huán)氣進行檢測過程中，相關(guān)氣體在二次進入鉆井液時會導(dǎo)致鉆井液的密度降低，可通過對應(yīng)的色譜分析，對其總烷出現(xiàn)異常的情況進行高效管控，一旦出現(xiàn)數(shù)值異常則表明其中存在二次循環(huán)氣。

（八）地層壓力預(yù)測

地層壓力預(yù)測在鉆探工程中具備相應(yīng)的緊迫性、緊急性，工程人員、技術(shù)部門需要在施工建設(shè)環(huán)節(jié)做到對其中各項壓力數(shù)值信息的綜合管控，在地層壓力分析評測環(huán)節(jié)，除了需要使用相應(yīng)的地震資料以及測井資料，也需要做到實時高效地監(jiān)管、預(yù)測、分析，可借助標(biāo)準(zhǔn)化鉆速法、DC指數(shù)法對相關(guān)設(shè)備設(shè)施在鉆探時的狀態(tài)，如鉆壓、鉆速、直徑進行綜合考量，通過對循環(huán)鉆井液密度以及孔隙壓力、提速梯度等數(shù)值進行分析，在管理控制過程中對其中異常高壓的情況進行提前判斷，從而實現(xiàn)更加科學(xué)有效的預(yù)防處理。實施地層壓力檢測對于高效開展鉆探活動具備較大的指導(dǎo)意義，但是在鉆探過程中由于鉆頭的磨損與進尺無法得到精細(xì)化控制，相關(guān)儀器也會出現(xiàn)相應(yīng)的故障隱患，無法實時高效地控制當(dāng)前鉆探活動的實際狀況。此時，分析對應(yīng)的dcs指數(shù)，結(jié)合Sigma錄井值以及地層壓力是必不可少的。在此過程中，工作人員須做好對相關(guān)資料的綜合收集、控制、分析，結(jié)合過往的錄井?dāng)?shù)據(jù)庫，對相關(guān)地層壓力資料進行回歸處理，通過人工智能系統(tǒng)選取正常趨勢線，可根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息來做好對整個參數(shù)系統(tǒng)的管控。同時也可通過分析鉆頭傳遞的實時數(shù)據(jù)，對錄井庫中的參數(shù)進行實時調(diào)整，從而保證地層壓力分析更加精確、直觀、合理。

在對地質(zhì)監(jiān)督分析管理過程中，做好對壓力系統(tǒng)的科學(xué)合理設(shè)置可對相關(guān)區(qū)域的油氣資源形成狀況以及發(fā)展歷史進行有效追溯分析控制；也可在后續(xù)鉆井工程項目中做好科學(xué)高效的設(shè)計管控，比如可做到對泥漿參數(shù)的設(shè)計，做好套管程序設(shè)計，保證鉆探工作更加安全、高效、穩(wěn)定地進行。工作人員在此期間須從dcs指數(shù)檢測以及Sigma指數(shù)檢測等兩個層面完成對地層壓力的初步分析，之后再出具對應(yīng)的地層壓力分析報告，對其中的泥沙巖地層剖面進行更加科學(xué)、直觀地解釋、評價、分析。通過對鉆探活動實施高效檢測，比如對泥漿密度進行評估，對比相關(guān)檢測報告與實際狀況是否相對應(yīng)，改變鉆探策略，可提高整個鉆探活動的綜合管理品質(zhì)和效率，提高施工建設(shè)的綜合水平。

（九）鉆頭水力學(xué)分析

做好對鉆頭水力學(xué)參數(shù)性能的有效分析是必不可少的。在水力學(xué)數(shù)據(jù)信息中，主要囊括了鉆井液的各項參數(shù)，地質(zhì)人員須做好對相關(guān)信息的綜合全面控制，對其中的水馬力以及各項參數(shù)進行精細(xì)化管理，可通過開展科學(xué)、高效的鉆頭水力學(xué)分析，對水力學(xué)參數(shù)更加科學(xué)、合理選用，借此可有效減少事故的發(fā)生概率，提高鉆探速度。在此期間，工作人員須重點對壓力損失狀況進行嚴(yán)格評測。具體來說，可對環(huán)空中鉆井液流動模型進行評估，對其層流、絮流進行判斷，可通過計算機模擬軟件，對鉆井液密度、塑性黏度、黏度、尺寸、密度、鉆具內(nèi)外徑、入口流量等相關(guān)信息進行有效計算，并且結(jié)合對應(yīng)的雷諾數(shù)法可完成對壓力損失狀況的精細(xì)化控制。

四、發(fā)展趨勢分析

通過對綜合錄井技術(shù)的實踐應(yīng)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行分析不難看出，只要能夠獲取更加完整、全面的數(shù)據(jù)信息則可以對當(dāng)前鉆井工程的實際狀況做出更加科學(xué)、高效的評價、判斷，從而提高后續(xù)施工建設(shè)管理水平、管控效率。在綜合錄井技術(shù)發(fā)展變化過程中需要對現(xiàn)有的傳感器單元結(jié)構(gòu)進行不斷補充、優(yōu)化、完善，通過安裝不同規(guī)格、不同類型的傳感器設(shè)備，對不同安裝位置進行定向化管控，做到更加全面高效的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)控制，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步，現(xiàn)有的傳感器性能也將得到進一步改良、優(yōu)化，使其具備更高的傳感精度，可在鉆探活動中生成更加綜合、全面的數(shù)據(jù)信息。

另外，隨著無線傳輸技術(shù)的發(fā)展，綜合錄井采集系統(tǒng)在實踐應(yīng)用過程中也可實現(xiàn)對模擬數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)化控制，結(jié)合專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對各種參數(shù)進行體系化分析，可對其中非線性、無序化的數(shù)據(jù)資料進行提前預(yù)防控制。另外，也可通過建模分析，對其中存在的人力物力浪費而導(dǎo)致的成本增加問題進行高效把控，并且在無線技術(shù)快速發(fā)展的時代，錄井采集系統(tǒng)也可在信息資料傳遞過程中降低成本，可結(jié)合無線局域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳接、藍牙通信以及紅外數(shù)據(jù)傳遞，使其具備信號傳遞隱蔽性好且穩(wěn)定性優(yōu)良的特征，是后續(xù)技術(shù)發(fā)展的重點和要點。總之，隨著鉆探活動的持續(xù)深入開展，綜合錄井技術(shù)的實踐應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)也更高，需要完成技術(shù)革新、流程革新、設(shè)備革新，對生產(chǎn)過程中的人員、材料、設(shè)備進行不斷完善優(yōu)化，從而提高鉆探工作的安全性和穩(wěn)定性，降低成本。

五、結(jié)語

綜上所述，在鉆井工程中，引入綜合錄井可以有效減少投入成本，使得工程工期也大大縮短，在保證了施工質(zhì)量的同時，還能對施工人員的安全做出保障。但是綜合錄井技術(shù)體系還不完善，隨著科技的快速發(fā)展，必將使其不斷完善，從而為鉆井工程提供更大的便利。在鉆井工程中，投入較大的工程，鉆井的費用占據(jù)了絕大部分。因此，減少投入、增加收益是當(dāng)前所有從事鉆井工程工作人員的首要任務(wù)。在新時期鉆井系統(tǒng)工程開發(fā)過程中，利用綜合錄井技術(shù)做到對各項信息資源的采集控制分析，可提高整個體系、整個系統(tǒng)的綜合運行水平，做到更加科學(xué)、高效的流程控制、細(xì)節(jié)控制，提高工程項目的施工管理水平。

參考文獻

[1]李戈東，孫曉飛，陶林.綜合錄井在鉆井工程中應(yīng)用及發(fā)展探析[J].石化技術(shù)，2022，29（11）：3.

[2]萬康，馬志超，郭青松，等.人工智能技術(shù)在石油鉆井工程事故預(yù)警中的應(yīng)用[J].錄井工程，2022，33（2）：24-29.

[3]何沛其.鉆井工程設(shè)計與施工技術(shù)研究[J].工程技術(shù)（文摘版），2021（2017-26）：207-207.

[4]申金多.綜合錄井工程異常預(yù)報系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].石油石化物資采購，2022（011）：94-96.

[5]趙松濤.地質(zhì)錄井技術(shù)在高效鉆井中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2022（9）：034.

作者單位：大慶鉆探地質(zhì)錄井二公司