石油鉆井工程事故預(yù)警技術(shù)研究

摘要：在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的情況下，我國(guó)的石油工程開(kāi)采技術(shù)也得到了較快的發(fā)展。但在石油開(kāi)采過(guò)程中仍然存在著一系列的危險(xiǎn)。雖然事故出現(xiàn)的概率明顯降低，但由于技術(shù)的不穩(wěn)定性、操作的主觀能動(dòng)性以及面臨情況的復(fù)雜性等因素，致使產(chǎn)生石油鉆井工程事故問(wèn)題，加強(qiáng)鉆井工程事故的預(yù)警勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：石油鉆井;事故預(yù)警;技術(shù)

1石油鉆井工程事故的類型分析

鉆井施工過(guò)程中，由于井下高溫高壓環(huán)境，加之鉆井作業(yè)工序復(fù)雜，容易出現(xiàn)井涌、井噴、井漏等工程事故，這些都是嚴(yán)重威脅石油鉆井工程安全的因素。井涌事故指的是鉆井過(guò)程中井筒之中的液柱壓力小于地面層壓力，在這種情況下地層流體進(jìn)入井筒內(nèi)，如果這一現(xiàn)象未能得到有效的控制，則會(huì)進(jìn)一步發(fā)生井涌事故，釀成大的鉆井事故。針對(duì)可能出現(xiàn)的井涌，可以從地層壓力、地質(zhì)條件以及鉆井技術(shù)等幾個(gè)方面進(jìn)行事故的預(yù)防，加強(qiáng)石油鉆井工程預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用。此外，石油鉆井過(guò)程中還有可能發(fā)生井噴事故，井噴事故是威脅石油鉆井工程安全的重要事故類型，是非常嚴(yán)重的事故。在鉆井工程過(guò)程中，可能會(huì)存在地層異常高壓，導(dǎo)致井底壓力不平衡，壓力差的存在導(dǎo)致地層之中的天然氣或者是石油涌入井筒內(nèi)，并且在地層壓力的作用之下會(huì)致使石油鉆井工程發(fā)生井噴事故，一旦發(fā)生井噴事故，會(huì)對(duì)石油鉆井工程項(xiàng)目建設(shè)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響，威脅著項(xiàng)目建設(shè)的整體進(jìn)程和項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量。

2鉆井工程事故預(yù)警技術(shù)

2.1早期的人為經(jīng)驗(yàn)預(yù)警

二十世紀(jì)八十年代之前，鉆井技術(shù)人員可以通過(guò)傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工判斷鉆井預(yù)警，通過(guò)主觀判斷分析整個(gè)鉆井過(guò)程是否有鉆井事故正在發(fā)生或者將要發(fā)生。這需要鉆井技術(shù)人員不僅經(jīng)驗(yàn)要豐富，并且責(zé)任心也得足夠強(qiáng)，但是無(wú)論怎樣畢竟人的精力和經(jīng)驗(yàn)都是有限的。到了二十一世紀(jì)初，鉆井工程預(yù)警實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用軟件設(shè)置門限閾值進(jìn)行的預(yù)報(bào)，但是由于門限參數(shù)設(shè)置依然受到鉆井技術(shù)人員的主觀性影響，關(guān)鍵點(diǎn)間接的又回到了鉆井現(xiàn)場(chǎng)專家的經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心上。

2.2加強(qiáng)智能預(yù)警技術(shù)中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)得到了極大的提高。進(jìn)入人工智能時(shí)代以來(lái)，我國(guó)的智能與工業(yè)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域有著或深或淺的融合。加強(qiáng)智能預(yù)警技術(shù)在石油鉆井工程事故中的應(yīng)用，可以有效提高石油鉆井工程事故預(yù)警水平。鉆井工程事故往往與工程項(xiàng)目建設(shè)中使用的設(shè)備密切相關(guān)，因此利用智能因素加強(qiáng)對(duì)這些設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，可以在一定程度上降低石油鉆井工程事故發(fā)生的概率，提高預(yù)警技術(shù)。在石油鉆井工程施工過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)工程施工設(shè)備的全過(guò)程監(jiān)控，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)可以與大數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接。設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可以直接錄入大數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，對(duì)這些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)匯總、分析和匯總。建立適合本工程的石油鉆井工程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)需要從狀態(tài)控制、風(fēng)險(xiǎn)防范和分析診斷三個(gè)方面進(jìn)行分析，才能有效監(jiān)控設(shè)備的正常運(yùn)行。

例如，智能傳感器技術(shù)可以用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)，并可以反映在大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄。它還可以設(shè)置設(shè)備運(yùn)行的正常參數(shù)，一旦設(shè)備值發(fā)生變化，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，加強(qiáng)石油鉆井工程事故的預(yù)警水平。問(wèn)題發(fā)生后，可直接與維修部門聯(lián)系，減少工程事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)與工程事故風(fēng)險(xiǎn)維修的時(shí)間差，為工程施工創(chuàng)造良好的環(huán)境，應(yīng)用智能因素及時(shí)定位工程故障位置，并科學(xué)尋找解決方案，提高石油鉆井工程建設(shè)預(yù)警技術(shù)水平。

2.3多種鉆井事故的綜合預(yù)警研究

石油鉆井過(guò)程非常復(fù)雜，在鉆井過(guò)程中可能發(fā)生多種鉆井事故。許多學(xué)者和技術(shù)人員對(duì)鉆井事故進(jìn)行了全面的預(yù)警研究。張正軒等將模糊理論和專家系統(tǒng)應(yīng)用到鉆井事故預(yù)警系統(tǒng)中，構(gòu)建了具有一定靈活性和適應(yīng)性的事故模型知識(shí)庫(kù)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，該方法是理想的，為鉆井事故的預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。一些學(xué)者還建立了基于向量機(jī)SVM技術(shù)的鉆井事故預(yù)測(cè)模型，該模型具有利用少量樣本實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的性能，特別是對(duì)于非線性、復(fù)雜的鉆井事故問(wèn)題。此外，一些學(xué)者還應(yīng)用小樣本、不確定信息的灰色聚類原理對(duì)鉆井作業(yè)安全問(wèn)題進(jìn)行了評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，并取得了一定的成果。

2.4信號(hào)預(yù)處理

信息技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用相對(duì)較晚。直到20世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)大多數(shù)石油企業(yè)主要采用人工經(jīng)驗(yàn)判斷的方法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)和反饋信號(hào)進(jìn)行處理。這種運(yùn)行模式存在分析處理周期長(zhǎng)，事故預(yù)警時(shí)效性差;還有數(shù)據(jù)處理結(jié)果不準(zhǔn)確，對(duì)于事故原因、地點(diǎn)判斷不到位。近年來(lái)，隨著信息技術(shù)在石油鉆井工程中的應(yīng)用越來(lái)越成熟，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的信號(hào)處理已逐漸取代人工作為一種常用的工作方式。例如，采用laida方法建立數(shù)據(jù)模型，其中假設(shè)了一組具有隨機(jī)誤差的數(shù)據(jù)值。通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)得到標(biāo)準(zhǔn)值，并根據(jù)概率判斷施工風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間。最后通過(guò)計(jì)算機(jī)端口輸出完整的安全事故預(yù)警模型，并根據(jù)模型判斷數(shù)據(jù)信息。當(dāng)然，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)不能作為事故診斷的直接標(biāo)準(zhǔn)，否則可能導(dǎo)致誤報(bào)問(wèn)題。建立預(yù)警模型數(shù)據(jù)庫(kù)，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的單個(gè)單元中。在專家決策中，至少需要對(duì)三組預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較，嘗試從不同角度對(duì)故障進(jìn)行分析，為下一步故障的準(zhǔn)確診斷奠定基礎(chǔ)。

結(jié)論

綜上所述，實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)零事故是石油企業(yè)安全管理的根本目標(biāo)，也是保證鉆井工程高質(zhì)量、高效率的必要條件?？紤]到事故的多樣性、多發(fā)性和嚴(yán)重危害性，有必要運(yùn)用預(yù)警技術(shù)，采取預(yù)防措施，確保人員安全，維護(hù)企業(yè)利益?；谀：\斷專家系統(tǒng)的預(yù)警技術(shù)，以鉆井設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)參數(shù)為分析對(duì)象，利用專家系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)分析和動(dòng)態(tài)判斷，幫助現(xiàn)場(chǎng)管理人員提前掌握安全事故隱患，盡快采取對(duì)策，防止事故發(fā)生或減少事故損失。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，模糊診斷專家預(yù)警技術(shù)在預(yù)警及時(shí)性、判斷準(zhǔn)確性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳波.石油鉆井工程事故的預(yù)警技術(shù)分析與探究[J].石化技術(shù)，2019，26（05）：119+124.

[2]鄭思雄.石油鉆井工程事故預(yù)警技術(shù)分析[J].石化技術(shù)，2019，26（05）：352+365.

作者簡(jiǎn)介：曲國(guó)富，1968年9月出生，男，黑龍江省肇東市，成人大學(xué)，畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)，工程師，目前從事鉆井工程技術(shù)工作。