淺談錄井技術(shù)與鉆井安全預(yù)警

【摘要】錄井技術(shù)在鉆井安全預(yù)警方面有著不可替代的作用。通過對(duì)錄井進(jìn)行安全預(yù)警技術(shù)的分析，闡述了鉆井事故的安全預(yù)警方法，進(jìn)而分析了該方法的不足，提出了進(jìn)一步提高鉆井安全預(yù)警的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性的發(fā)展思路，從而最終實(shí)現(xiàn)杜絕鉆井安全事故的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】鉆井安全預(yù)警；地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析；預(yù)警方法；發(fā)展方向

1、利用錄井技術(shù)進(jìn)行安全預(yù)警

利用錄井技術(shù)進(jìn)行鉆井安全預(yù)警一直是錄井技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。它是在總結(jié)各種鉆井事故的發(fā)生及發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，實(shí)時(shí)分析各種工程參數(shù)的變化趨勢(shì)和事故發(fā)生的概率，對(duì)工程事故及異常情況進(jìn)行早期預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)鉆井安全的目的。

2、錄井技術(shù)與鉆井安全分析預(yù)警

2.1建立在基礎(chǔ)地質(zhì)研究上的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)警

地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析，就是要求在每口井開鉆之前，詳細(xì)收集地區(qū)地質(zhì)資料，調(diào)查鄰井工程事故，研究預(yù)測(cè)施工井鉆探時(shí)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)概率和類型，做到有針對(duì)性的預(yù)防。它可以較好的解決老區(qū)調(diào)整區(qū)塊和工程地質(zhì)情況較明了地區(qū)的鉆井安全預(yù)警問題。

2.2建立在綜合錄井實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上的鉆井安全預(yù)警

綜合錄井儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于油田勘探開發(fā)領(lǐng)域，利用歷史綜合錄井參數(shù)資料分析事故發(fā)生規(guī)律、綜合錄井參數(shù)響應(yīng)，設(shè)置本井預(yù)警參數(shù)范圍，結(jié)合地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析，做好跟蹤監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)井下情況作出安全預(yù)警。由于這種方法的實(shí)時(shí)性高，內(nèi)容豐富，它可以滿足探井、欠平衡鉆井或復(fù)雜地質(zhì)條件下的鉆井安全預(yù)警。

3、鉆井安全預(yù)警方法

3.1地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)警方法

該方法主要建立在鉆前地層預(yù)測(cè)、地質(zhì)信息分析的基礎(chǔ)上。具體是在開鉆前，要求錄井隊(duì)需要收集分析所鉆井構(gòu)造特征，清楚周邊注水井信息、地層壓力等情況，進(jìn)行地層預(yù)測(cè)。鉆進(jìn)過程中，錄井隊(duì)要及時(shí)進(jìn)行地層對(duì)比，明確地層高低關(guān)系，構(gòu)造特征、地層溫度與鉆井事故之間的規(guī)律，對(duì)包括實(shí)鉆井顯示井段注水井段及異常壓力井段鉆開前視鉆進(jìn)速度做出書面地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)報(bào)，從而使鉆井相關(guān)技術(shù)人員能及時(shí)采取風(fēng)險(xiǎn)削減措施，做好充分的思想準(zhǔn)備和充足的物質(zhì)準(zhǔn)備，掌握風(fēng)險(xiǎn)削減的主動(dòng)性，便于應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)和事故。

3.2對(duì)設(shè)備的安全預(yù)警方法

3.2.1判斷鉆頭狀況 一般來說鉆頭出現(xiàn)事故總體表現(xiàn)在扭矩異常變化，機(jī)械鉆速變慢，當(dāng)影響水眼時(shí)，泵壓也會(huì)出現(xiàn)異常。

3.2.2判斷鉆具刺漏 鉆具刺漏是鉆井中常見的現(xiàn)象，如果刺漏沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，鉆具可能斷落，造成嚴(yán)重后果。它的明顯特征是泵壓的緩慢下降，機(jī)械鉆速下降，泵沖同時(shí)增加，出口排量增加等。

3.2.3判斷斷鉆具事故 當(dāng)鉆具發(fā)生刺漏又沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就會(huì)造成鉆具的斷落。鉆井過程中出現(xiàn)鉆具刺漏、溜鉆、頓鉆、H2S侵入以及起鉆上提噸位較大時(shí)，就要密切注意懸重變化。鉆進(jìn)過程中懸重的忽然下降（懸重變化可以估算落魚長）、泵壓突降、扭矩突降以及出口流量增加直接反映的是斷鉆具；起鉆中表現(xiàn)為上提大鉤負(fù)荷持續(xù)上升然后突降并小于鉆具重量；在打撈鉆具時(shí)，大鉤負(fù)荷的增加是打撈成功的標(biāo)志。

3.2.4判斷鉆具的遇阻遇卡 起鉆遇卡表現(xiàn)為大鉤負(fù)荷持續(xù)上升且大于鉆具的實(shí)際負(fù)荷；下鉆遇阻時(shí)，大鉤負(fù)荷將持續(xù)下降且小于鉆具的實(shí)際負(fù)荷。

3.3對(duì)鉆井液異常的安全預(yù)警方法

鉆井液在鉆井過程中至關(guān)重要，鉆井液性能的微小變化都可能是井下出現(xiàn)復(fù)雜的預(yù)兆，特別是鉆井液的體積變化和粘度。當(dāng)氣測(cè)單根峰活躍、后效氣增大以及在泵排量不變的情況下，出口流量和總池體積增加是井涌的征兆。

3.4對(duì)地層流體（氣體）的安全預(yù)警方法

在油氣勘探開發(fā)中，地層流體對(duì)鉆井安全也有不小的危害。如硫化氫氣浸會(huì)嚴(yán)重影響人身安全，會(huì)對(duì)鉆井機(jī)械產(chǎn)生損害，同時(shí)污染鉆井液；而大量的烴類氣體侵入井筒也非常危險(xiǎn)。因此，要充分重視對(duì)地層流體的安全預(yù)警，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，立刻處理和采取必要的防護(hù)措施，減小傷害和損失[2]。

3.4.1判斷烴類氣體異常。當(dāng)?shù)貙恿黧w大量浸入井筒內(nèi)，就可能造成鉆井風(fēng)險(xiǎn)，典型特征就是全烴值的突然升高，注水區(qū)塊和異常高壓區(qū)塊最明顯。

3.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)H2S、CO2等有毒有害氣體。利用綜合錄井儀可以及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)硫化氫、二氧化碳的存在。

3.5對(duì)地層異常壓力的安全預(yù)警方法

3.5.1利用隨鉆dc指數(shù)曲線預(yù)測(cè)異常壓力層。在正常壓實(shí)條件下，巖石強(qiáng)度隨井深增加而增強(qiáng)，當(dāng)鉆井參數(shù)不變，機(jī)械鉆速降低，泥巖段dc指數(shù)隨井深增加而增大；在異常壓力段，由于巖石中孔隙壓力的影響，不再遵循正常壓實(shí)規(guī)律，鉆速隨孔隙壓力的增大而增大，dc指數(shù)則相應(yīng)減小，偏離原來的正常趨勢(shì)線。

3.5.2利用出口溫度預(yù)測(cè)異常高壓層。泥巖層由于水熱增壓引起的異常高壓帶，其周圍地層的地溫梯度有明顯的異常，它常常反映在鉆井液出口的溫度上，雖然鉆井液出口溫度并不能完全代表真實(shí)的地層溫度，但它的變化可以定性反映地下溫度變化，從而預(yù)測(cè)異常高壓層的存在[3]。

4、錄井技術(shù)安全預(yù)警存在的問題及發(fā)展方向

4.1錄井技術(shù)安全預(yù)警中存在的問題

目前國內(nèi)所作的鉆井安全預(yù)警多數(shù)停留在傳統(tǒng)的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析層面上，與綜合錄井異常預(yù)報(bào)沒有很好的實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，對(duì)地區(qū)規(guī)律把握不準(zhǔn)，最終參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，預(yù)警精度、可靠性有待提高。從目前的發(fā)展來看，利用地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)報(bào)和綜合錄井異常預(yù)報(bào)全靠人工分析，工作量大，難以及時(shí)準(zhǔn)確處理復(fù)雜多變的事故；預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確程度受人為經(jīng)驗(yàn)影響因素較大；綜合錄井異常預(yù)報(bào)多建立在少數(shù)鉆井參數(shù)基礎(chǔ)上，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)需要；預(yù)報(bào)手段比較單一；受儀器采集數(shù)據(jù)、儀器性能影響。

4.2錄井技術(shù)安全預(yù)警的發(fā)展方向

4.2.1地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)報(bào)與智能化預(yù)警技術(shù)相結(jié)合可以提高預(yù)警的準(zhǔn)確性 地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)報(bào)是建立在對(duì)地質(zhì)資料的全面、準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上的。由于地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)所具有的模糊性、隨機(jī)性以及不確定性，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)錄井人員很難解決。只有借助智能分析，運(yùn)用模糊學(xué)理論、統(tǒng)計(jì)學(xué)理論對(duì)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模擬，弄清地區(qū)地應(yīng)力、地溫場(chǎng)與地壓場(chǎng)與鉆井事故之間的內(nèi)在關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)精確的鉆井工程安全預(yù)警。

4.2.1人工干預(yù)分析預(yù)報(bào)與智能化預(yù)警相結(jié)合，提高預(yù)警的精確度及可靠性 運(yùn)用智能化安全預(yù)警技術(shù)，必然存在誤報(bào)問題；其次，由于傳感器失效也會(huì)導(dǎo)致安全預(yù)警的失敗；安全預(yù)警模型參數(shù)設(shè)置不適合地區(qū)規(guī)律，也會(huì)導(dǎo)致誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)問題的發(fā)生。因此，需要一個(gè)人工干預(yù)過程，排除以上問題，從而保證并提高安全預(yù)警的精確度和可靠性。

5、結(jié)論與建議

（1）利用錄井技術(shù)進(jìn)行鉆井安全預(yù)警是可行的技術(shù)，特別是人工智能化安全預(yù)警技術(shù)必將進(jìn)一步提高鉆井安全預(yù)警的及時(shí)性、準(zhǔn)確性。（2）人工干預(yù)分析可以解決智能化預(yù)警技術(shù)上的一些缺陷，預(yù)報(bào)不受儀器、人為操作導(dǎo)致的異常以及地區(qū)規(guī)律的影響，從而提高鉆井安全預(yù)警的可靠性。（3）通過鉆井安全預(yù)警技術(shù)可以有效的為鉆井保駕護(hù)航，降低事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，爭(zhēng)取更多的事故處理時(shí)間，為鉆井安全奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭基英，吳吉波.綜合錄井儀器及錄井解釋[M].湖北荊州：江漢石油學(xué)院，1991

[2]周金堂，楊偉彪等.井場(chǎng)硫化氫氣體檢測(cè)方法及防護(hù)措施[J].錄井技術(shù)，2004，15（2）：1～2

[3]張厚福，方朝亮等.石油地質(zhì)學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999