如何識別錄井工程中各種工程異常

王克武

中石化華北石油工程有限公司錄井分公司，中國·河南 南陽 473132

錄井工程；工程異常；技術(shù)工藝

1 引言

隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，中國的錄井技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)變成了集常規(guī)地質(zhì)錄井、分析錄井、綜合錄井等為主的綜合信息技術(shù)。錄井工程功能由單一地質(zhì)平面剖析轉(zhuǎn)變成多平臺信息建設(shè)，新增添了多項(xiàng)功能，且該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)受到社會各界的廣泛關(guān)注與認(rèn)可。由于該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展歷史較短，鉆井施工工程中的工程事故以及井涌井噴屢見不鮮，故將鉆井工程異常作為綜合錄井的重要服務(wù)內(nèi)容是非常有必要的。

2 錄井工程基本內(nèi)容

2.1 錄井工程含義

錄井工程是一種油氣勘探開發(fā)工程，該項(xiàng)工程技術(shù)是發(fā)現(xiàn)和評估油氣的最直接性手段，且工程集多種技術(shù)與方法為一體，目前已經(jīng)形成了統(tǒng)一化和系統(tǒng)化的錄井平臺。其主要通過工程錄井儀器進(jìn)行鉆井，了解工程鉆井中的氣體參數(shù)，明確不同地層變化情況進(jìn)行綜合分析。在錄井服務(wù)中，可采用工程錄井儀器對不同的鉆井參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，指導(dǎo)鉆井工作，避免事故的發(fā)生，減少施工中存在的施工風(fēng)險以及難點(diǎn)施工，為后續(xù)的高效鉆井施工奠定基礎(chǔ)[1]。

2.2 錄井工程的原理

在錄井工程施工中，安裝在鉆井設(shè)施中的傳感器會將壓力、脈沖、溫度等轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化電子信息信號，以有線或是無線等方式將信號傳輸于錄井房內(nèi)的信息采集系統(tǒng)中，以便將電子信息信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字形式，使相關(guān)的數(shù)字被計算機(jī)進(jìn)行合理存儲，再以曲線形式發(fā)送給錄井工程師，將視頻監(jiān)控進(jìn)行實(shí)時管控，幫助錄井工程師研究鉆井工作的便捷途徑。

2.3 錄井工程的發(fā)展趨勢

在錄井工程施工中，需要不斷地完善工程錄井信息系統(tǒng)，構(gòu)建完善的錄井信息工程平臺，嚴(yán)格按照國家規(guī)定以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制對應(yīng)的軟硬件，使客戶在進(jìn)行現(xiàn)場操作時降低市場上的施工技術(shù)阻礙。根據(jù)相關(guān)的井場施工流程，必須要以井場施工工程數(shù)據(jù)平臺為核心，建立起對應(yīng)的通道組合軟硬件，在不影響工程施工標(biāo)準(zhǔn)的前提下以錄井軟件為依托，實(shí)現(xiàn)工程錄井的應(yīng)用拓展以及數(shù)據(jù)截獲，建立多樣化的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，采用多種其他手段使井場數(shù)據(jù)與信息管理系統(tǒng)可有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)平臺的多種模式開發(fā)和利用，促進(jìn)系統(tǒng)功能的多樣化拓展，面向地質(zhì)分析技術(shù)與工程監(jiān)理技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)模式分析，從而實(shí)現(xiàn)從設(shè)計、施工到完善資料的應(yīng)用建設(shè)[2]。

2.4 鉆井技術(shù)在錄井工程中的作用

2.4.1 有利于安全鉆井工作

在錄井工程施工中，鉆井技術(shù)是一種高投入和高風(fēng)險的施工工程，具有模糊性、隨機(jī)性以及不確定性等特點(diǎn)，需要以鉆井的安全施工為基礎(chǔ)目標(biāo)，進(jìn)行新型技術(shù)的革新與建設(shè)。工程錄井是一種集多學(xué)科和多技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)物，需要在提供大量信息的同時準(zhǔn)確的預(yù)判鉆井工程施工過程，對不同設(shè)施設(shè)備進(jìn)行工作狀態(tài)分析，做好鉆井工程的科學(xué)指導(dǎo)，及時報備事故潛在隱患，以提升鉆井速度為目標(biāo)，進(jìn)一步在保障工程施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上縮短鉆井工程施工周期，降低工程施工成本。

2.4.2 有利于提升鉆井效率

在錄井工程施工中，鉆井施工效率是工程施工的重要組成部分，也是該地區(qū)鉆井施工管理水平高低的重要體現(xiàn)。為了進(jìn)一步提升鉆井施工效率，必須要科學(xué)總結(jié)原有的鉆井施工資料。在已有鉆井施工工程基礎(chǔ)上評價不同因素對于鉆井生產(chǎn)管理的影響作用，根據(jù)施工實(shí)際情況并聘請專業(yè)的專家進(jìn)行最佳鉆井方案的擬定，選用合規(guī)的鉆井技術(shù)，配比高質(zhì)量的鉆機(jī)，耗費(fèi)最低的鉆井成本完成最佳工作量。除此之外，還必須要根據(jù)實(shí)際情況利用工程錄井隊對鉆井的油氣層進(jìn)行綜合分析，做好單向鉆井工作油氣資源綜合評價，借助互聯(lián)網(wǎng)載體對所獲取的油氣信息進(jìn)行模型分析，并根據(jù)所分析的結(jié)果制定油氣資源工程評價報告。

在此期間，可以利用多井比對軟件對該區(qū)域內(nèi)的油氣資源進(jìn)行橫向分析和縱向分析，尋找其他可用的生油、儲油部位，指導(dǎo)油氣開采工作。由于評價報告與現(xiàn)場實(shí)際情況相符合，施工團(tuán)隊的油氣開采及時性、準(zhǔn)確性以及成功率進(jìn)一步提升，可有效節(jié)省地質(zhì)勘探費(fèi)用，在成本一定的基礎(chǔ)上獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4.3 有利于實(shí)時監(jiān)控鉆井工程

在錄井工程施工中，錄井工程需要實(shí)時采集鉆時、鉆壓、懸重、立管壓力等信息參數(shù)并且計算出所勘測地層壓力系數(shù)、泥漿水力學(xué)系數(shù)等。利用計算機(jī)信息系統(tǒng)對鉆井過程進(jìn)行錄屏、記錄，以設(shè)計單位的施工工作指導(dǎo)為主，并安排施工團(tuán)隊按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，一旦發(fā)生異常變化，可及時作出判斷并分析原因，做好鉆井工程事故預(yù)報和預(yù)判，使施工團(tuán)隊按照要求提前采取規(guī)范措施，降低井下事故發(fā)生的概率，在可控制的成本應(yīng)用范圍內(nèi)獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。目前，中國錄井工程服務(wù)團(tuán)隊經(jīng)常在首次施工前采購較多的鉆頭物資，對鉆具刺漏、井涌，井漏、遇卡等制定應(yīng)急預(yù)警方案，準(zhǔn)確率高達(dá)95%以上，極大地降低了開采過程中的經(jīng)濟(jì)損失，目前已經(jīng)受到了各個鉆井施工單位的認(rèn)可和重視[3]。

2.4.4 有利于優(yōu)化鉆井參數(shù)

在錄井工程施工中，優(yōu)化鉆井參數(shù)是中國提升鉆井速度、擴(kuò)大地質(zhì)勘察范圍的重要行為。為了進(jìn)一步提高鉆井效率，必須要做好前期的地質(zhì)勘探工作，合理地選用鉆井參數(shù)、鉆井液性能、水力參數(shù)等，明確鉆井機(jī)械速度提升原則和措施。一般來說，中國鉆井三要素主要為鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量，施工過程中所配比的計算機(jī)軟件需要根據(jù)鉆頭的使用情況以及地質(zhì)巖層特征進(jìn)行鉆井參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，在合理的鉆井參數(shù)應(yīng)用下，指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐你@井工程進(jìn)行施工作業(yè)，提高鉆井工作速度，縮短鉆井收周期，促進(jìn)勘探鉆井工作的全面發(fā)展。

3 錄井工程中的工程異常分析

在錄井工程施工中，錄井工程施工常常會存在一些異?，F(xiàn)象，主要與以下幾個方面息息相關(guān)。

3.1 立管壓力變化情況

如圖1所示，鄭東頁1 井2019年12月25日05:10 鉆進(jìn)至劉家溝組1631.56m 時候，遲到井深1630.48m 時，立管壓力由12.8Mpa 上升至27.8Mpa。其他參數(shù)正?！，F(xiàn)場判斷為螺桿壞掉導(dǎo)致立管壓力升高，經(jīng)起鉆檢查符合預(yù)報判斷。

圖1 判斷為螺桿壞

3.2 進(jìn)行參數(shù)判斷

根據(jù)體積參數(shù)判斷2019年12月31日08:12 鉆進(jìn)至1728.86m，遲到井深1728.00m 時，泥漿池體積由93.59m3 下降至88.31m3，其他參數(shù)正?！，F(xiàn)場判斷為井下地層漏失，如圖2所示。

圖2 總池體積減少

通過上述預(yù)報結(jié)果驗(yàn)證，對提高鉆井速度節(jié)約鉆井成本，錄井工程預(yù)報在現(xiàn)場應(yīng)用起到了很關(guān)鍵的作用。

3.3 滲流場和地應(yīng)力場的變化

地應(yīng)力場是流體運(yùn)轉(zhuǎn)的助推器，在長期的運(yùn)作過程中會加劇儲存層流體的富集狀態(tài)，改變流體的流動方向，使當(dāng)?shù)氐膭輬瞿軕B(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變[4]。當(dāng)鉆開儲集層流體井段進(jìn)行開采時，可通過鉆井表面的流體進(jìn)行滲透，利用滲流場能態(tài)與儲集層流體變化的正向相關(guān)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)快速滲透，提高鉆井液密度，減少流體的地層流失。

3.4 地應(yīng)力和地應(yīng)力場

地應(yīng)力具有助推地質(zhì)構(gòu)造變化、油氣運(yùn)轉(zhuǎn)以及油氣聚集等作用，且還能使原有的固化地質(zhì)構(gòu)造出現(xiàn)活躍狀態(tài)，但常常會伴隨著地震等不可抗力因素。一般來說，一旦發(fā)生安全事故，其事故源頭可能出現(xiàn)在地層內(nèi)地應(yīng)力突然增大的井段，該地區(qū)的局部地應(yīng)力較高，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高壓區(qū)，如果不及時采取措施會導(dǎo)致井壁縮徑或垮塌以及井涌、溢流和井噴現(xiàn)象。

3.5 溫度場和地應(yīng)力場

地應(yīng)力場是維持巖石孔隙內(nèi)部流體穩(wěn)定的重要工具，它的變化會加劇巖石的孔隙容積變化。當(dāng)大面積的地層溫度隨著礦井的增加而發(fā)生變化，該地區(qū)的局部的溫度會變大，溫度場會向高能態(tài)轉(zhuǎn)變。一旦鉆井張開，此地段會引發(fā)段井壁巖石容積轉(zhuǎn)變。對此，需要利用井壁巖石孔隙容積與流體體積之間的關(guān)系，降低井壁巖石容積破壞的力度，使該地區(qū)的溫度和地應(yīng)力得到降低[5]。

3.6 地質(zhì)因素

在錄井工程施工中，地質(zhì)因素的變化主要是由于基層內(nèi)部的地應(yīng)力場、滲流場、溫度場等所涉及主體的綜合變化，其直接反映在具體的路徑參數(shù)中。因此，必須要根據(jù)實(shí)際情況做好該地區(qū)的地質(zhì)勘探，增強(qiáng)所勘查情況與設(shè)計圖紙的相符性與準(zhǔn)確性，提升施工人員的工作效率，改善傳統(tǒng)施工技術(shù)中的不足之處，選用新的施工標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)施工的高效性，使該項(xiàng)工作以施工人員的安全性為主，促進(jìn)工作的順利開展[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段國家越來越重視錄井工程中的工程異常工作。為了進(jìn)一步提升油田工程施工效率，必須要根據(jù)實(shí)際情況采用新型的綜合錄井技術(shù)，提升鉆井工程施工速度與技術(shù)保障，明確不同錄井工程施工參數(shù)變化，選用合理的辨別技術(shù)方法，明確錄井技術(shù)的參數(shù)變化規(guī)律，制定高標(biāo)準(zhǔn)的可用措施，實(shí)現(xiàn)鉆井工程施工的提前預(yù)報與控制，以提高鉆井施工效率為主，促進(jìn)該項(xiàng)工程施工的順利開展。