綜合錄井儀在現(xiàn)場工程監(jiān)測方面的應(yīng)用研究

田志強(qiáng)

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

現(xiàn)階段，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對能源的需求量不斷上升，國內(nèi)油田企業(yè)加大了原油開發(fā)力度。在油氣勘探開發(fā)過程中，實現(xiàn)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(chǎn)建速度至關(guān)重要。為確保鉆井施工安全，綜合錄井儀發(fā)揮重要作用。綜合錄井儀組成主要有傳感器系統(tǒng)、烴類氣體檢測系統(tǒng)等，能夠獲取各種工程及鉆井液參數(shù)，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(shù)、氣測數(shù)據(jù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)對地層中烴類氣體含量檢測，綜合分析各種工程參數(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測工程異常情況。因此，加強(qiáng)對綜合錄井儀的應(yīng)用，維護(hù)儀器工作穩(wěn)定，發(fā)揮綜合錄井儀在工程監(jiān)測中的重要作用，對于提升地質(zhì)錄井在油氣勘探中地位具有重要意義。

1 國內(nèi)外綜合錄井儀發(fā)展現(xiàn)狀分析

隨著我國石油工業(yè)的不斷發(fā)展，油氣勘探技術(shù)也不斷取得進(jìn)步，相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備性能也越來越優(yōu)異。在綜合錄井儀方面，我國起步相對較晚，國外以法國地質(zhì)錄井公司為代表的企業(yè)在綜合錄井儀方面發(fā)展較早，形成了綜合錄井儀技術(shù)系列，對綜合錄井儀進(jìn)行了深入的探索，在設(shè)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(jiān)控，再次就是建立地層剖面，最后就是發(fā)現(xiàn)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(jìn)行技術(shù)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(fā)展。

我國的綜合錄井儀起步相對較晚，最開始的發(fā)展，就是借鑒國外的技術(shù)和理念，引進(jìn)國外錄井設(shè)備，然后進(jìn)行深入探索，從國內(nèi)發(fā)展角度出發(fā)，進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善，最終實現(xiàn)新的突破和創(chuàng)新。雖然在這個過程中，早期我國與國外的一些發(fā)達(dá)國家相比，有一定的技術(shù)差距，但是隨著我國整體經(jīng)濟(jì)和科技水平的持續(xù)提升，我國的很多企業(yè)，都在該技術(shù)領(lǐng)域加大資金投入力度，實踐方面也不斷突破和發(fā)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(lǐng)了國內(nèi)市場。在一些技術(shù)性能方面甚至超過國外，主要體現(xiàn)在兩個方面，一個方面是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一個方面是錄井儀器房。并且能夠根據(jù)國內(nèi)不同油田需求，開發(fā)不用應(yīng)用功能，更適合國內(nèi)市場需求并且將綜合錄井儀成本大大降低?，F(xiàn)階段，隨著5G通訊技術(shù)、人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合錄井儀還需要在信息化、智能化方面進(jìn)一步發(fā)展，不斷提升綜合錄井儀性能。

2 綜合錄井儀在現(xiàn)場工程監(jiān)測方面的應(yīng)用分析

2.1 鉆井參數(shù)異常預(yù)報

鉆井施工是一項危險系數(shù)較高的作業(yè)，儀器故障、人為失誤、地質(zhì)復(fù)雜情況等都會造成鉆井工程事故，一旦出現(xiàn)工程異常情況，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，不能及時采取有效措施處理事故隱患，會導(dǎo)致事態(tài)不斷擴(kuò)大，最終釀成嚴(yán)重的工程事故，造成井毀人亡，給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。加強(qiáng)對鉆井工程事故監(jiān)測具有重要意義。錄井工程參數(shù)是監(jiān)測鉆井工程異常的重要手段，加強(qiáng)對錄井工程參數(shù)的應(yīng)用，及時發(fā)現(xiàn)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(shù)對于工程異常監(jiān)測的意義。當(dāng)出現(xiàn)堵水眼的情況時，可以從以下幾個方面分析工程參數(shù)變化，及時準(zhǔn)確判斷出故障類型。出現(xiàn)堵水眼的情況后，鉆井液循環(huán)系統(tǒng)會出現(xiàn)工作異常，此時工程參數(shù)也會發(fā)生異常，主要表現(xiàn)在泵壓會升高，堵水眼后鉆井液不能正常循環(huán)，在泥漿泵泵送泥漿的情況下，鉆具內(nèi)壓力會升高，立管壓力會變大。此時，可以觀察鉆井工程參數(shù)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(xiàn)堵水眼。對于錄井工程參數(shù)的判斷，可以通過參數(shù)變化幅度，設(shè)置變化范圍，設(shè)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(xiàn)通常異常預(yù)警；對于鉆具刺漏的情況，也可以通過工程參數(shù)變化情況進(jìn)行判斷，當(dāng)泵沖沒有明顯變化，流量沒有明顯變化，立壓出現(xiàn)下降，即可反映鉆具出現(xiàn)刺漏，根據(jù)立壓參數(shù)變化幅度，就可以判斷鉆具刺漏的嚴(yán)重程度。也可以設(shè)置報警門限，根據(jù)鉆井參數(shù)變化幅度，進(jìn)行鉆井刺漏預(yù)警；當(dāng)出現(xiàn)卡鉆情況時，工程參數(shù)也會發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在扭矩變大，上提下放過程中摩阻增大，出現(xiàn)卡鉆的情況可能是井壁掉塊導(dǎo)致卡鉆，也有可能是井底巖屑堆積太多，發(fā)生鉆頭泥包。根據(jù)鉆井參數(shù)反映的情況，采取針對措施，處理卡鉆情況；當(dāng)鉆頭老化，鉆井速度變慢時，也應(yīng)該加強(qiáng)分析，根據(jù)鉆井參數(shù)變化情況，判斷是地層原因還是鉆頭壽命終結(jié)導(dǎo)致鉆速變慢。通常當(dāng)?shù)貙訋r性發(fā)生變化時，地層可鉆性相應(yīng)的發(fā)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(jī)械鉆速變慢是地層原因，可以更換鉆頭。當(dāng)鉆頭使用時間較長，鉆頭老化嚴(yán)重，此時分析純鉆時間，判斷鉆頭使用壽命是否終結(jié)，同時還需要觀察巖屑變化情況，綜合分析鉆井參數(shù)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(shù)的建議，提升機(jī)械鉆速。

2.2 鉆井液參數(shù)異常預(yù)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(fā)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(yuǎn)大于地層壓力，從而導(dǎo)致井筒內(nèi)液柱從地層孔隙或者裂縫進(jìn)入地層中，導(dǎo)致鉆井液漏失，如果壓差較大，漏失量多，可能進(jìn)一步引發(fā)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(dǎo)致該現(xiàn)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(jìn)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(dǎo)致井漏事故發(fā)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(jìn)入到井筒內(nèi)，導(dǎo)致發(fā)生井涌情況。發(fā)生井涌的原因有多種，當(dāng)鉆遇異常高壓地層，地層壓力突然增大，會發(fā)生井涌。也有人為控制鉆井液密度不合理導(dǎo)致發(fā)生井涌。發(fā)生井涌時，在鉆井參數(shù)上也有反映，主要表現(xiàn)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(shù)據(jù)變化情況及曲線變化幅度，可以判斷發(fā)生井涌。

2.3 異常壓力的檢測與預(yù)報

井涌、井噴、井漏都與異常地層壓力有關(guān)，異常地層壓力的預(yù)測及監(jiān)測具有重要意義。所謂異常地層壓力，是指地層壓力遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于正常地層壓力。當(dāng)實際地層壓力遠(yuǎn)大于正常地層壓力，就會發(fā)生井涌或井噴事故。當(dāng)實際地層壓力遠(yuǎn)小于正常地層壓力，就容易發(fā)生井漏事故。眾所周知，我國當(dāng)前的油田勘探過程中，經(jīng)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(jìn)行認(rèn)真的檢測，這樣才能配置合理的鉆井液密度，在此基礎(chǔ)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(tài)。在地層壓力預(yù)測方面，使用較多的是DC 指數(shù)法，根據(jù)泥頁巖地層壓實情況，根據(jù)井深預(yù)測正常壓力曲線，實際地層壓力高于預(yù)測壓力，即為異常高壓，低于預(yù)測壓力，即為欠壓實狀態(tài)。對于地層壓力的監(jiān)測，根據(jù)預(yù)測的正常地層壓力，與實際地層壓力對比，根據(jù)偏離正常地層壓力情況，監(jiān)測地層壓力。

2.4 鉆井振動分析系統(tǒng)

從現(xiàn)實角度來分析，對于鉆井作業(yè)而言，之所以會出現(xiàn)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(xiàn)了彼此的碰撞，在這種情況下，就會導(dǎo)致鉆具本身出現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)力變化情況，進(jìn)而導(dǎo)致復(fù)雜的振動產(chǎn)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(xiàn)實中，通過對鉆具振動變化進(jìn)行全面監(jiān)測和研究，相關(guān)人員可以第一時間對鉆頭磨損的情況進(jìn)行及時掌握，同時，明確鉆具可能會出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)問題，這樣，現(xiàn)場工作人員就可以對鉆井參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過合理配置鉆井參數(shù)，避免發(fā)生鉆井安全事故，使得整體的作業(yè)效率和鉆井施工質(zhì)量大幅度提升。這里就以ALS-V 鉆具振動分析系統(tǒng)為例，來分析在現(xiàn)場施工過程中，應(yīng)用該系統(tǒng)可以從鉆具扭轉(zhuǎn)和振動強(qiáng)度的角度出發(fā)，開展全面的預(yù)報分析。在鉆井過程中，系統(tǒng)會對泵壓和大鉤負(fù)荷等信息進(jìn)行實時的收集，然后將其傳輸給監(jiān)測軟件，此時，應(yīng)用具有復(fù)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(jìn)行研究，依靠譜圖的方式，對轉(zhuǎn)矩信號的正弦轉(zhuǎn)變進(jìn)行實時檢查，得到扭矩大小變化信息，這樣鉆井人員能夠?qū)?shù)據(jù)的變化特點，實時掌握鉆井工程狀況。

3 綜合錄井儀技術(shù)與未來發(fā)展趨勢

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，當(dāng)前的社會環(huán)境呈現(xiàn)一種不斷變化的發(fā)展趨勢，對于油田勘探開發(fā)技術(shù)而言，也在不斷革新和發(fā)展，為了更好地滿足油田勘探開發(fā)需求，綜合錄井儀儀器勢必也會進(jìn)一步朝著智能化和集成化的方向發(fā)展，不斷改革和創(chuàng)新，隨著自動化設(shè)備、傳感器設(shè)備、信息傳輸設(shè)備等發(fā)展速度，綜合錄井儀應(yīng)用相關(guān)技術(shù)成果，實現(xiàn)進(jìn)一步升級。在未來的發(fā)展中，綜合錄井儀氣體監(jiān)測技術(shù)也會進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步朝著定量化和實時化的方向，持續(xù)性優(yōu)化和創(chuàng)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(yīng)用平臺和數(shù)據(jù)中心?？梢哉f在這樣的背景下，開展現(xiàn)場工程監(jiān)測工作，不僅僅可以讓整體實踐工作效率得到大幅度的優(yōu)化，還能根本性降低安全事故發(fā)生概率。

眾所周知，油田開發(fā)面對的環(huán)境相對特殊和復(fù)雜，相應(yīng)面對的對象也具備多變的特點，在對地層含油氣進(jìn)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(yè)的安全性和科學(xué)性，必須要在相關(guān)技術(shù)的研究方面加大力度，確保其可以在具體實踐應(yīng)用的過程中可以更加完善和成熟。從現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)缺乏統(tǒng)一性，這就導(dǎo)致很多的數(shù)據(jù)信息都沒有得到充分的應(yīng)用，在此種情況下，未來的綜合錄井儀技術(shù)，就會進(jìn)一步朝著標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的方向創(chuàng)新發(fā)展，與此同時，在鉆井技術(shù)的持續(xù)引導(dǎo)作用下，還可以對相應(yīng)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行不斷創(chuàng)新，結(jié)合自身發(fā)展需求，不斷探索和融合創(chuàng)新，這樣，才能進(jìn)一步達(dá)成自動化和智能化的發(fā)展目標(biāo)。在實際操作過程中，為了更好地提高整體工作效率，相關(guān)工作人員必須要將井場云應(yīng)用平臺和數(shù)據(jù)中心積極構(gòu)建進(jìn)來，這樣，不僅僅能提升信息傳輸速度，還能實現(xiàn)現(xiàn)場與基地的實時溝通與互動，實現(xiàn)遠(yuǎn)程錄井、遠(yuǎn)程分析及決策，提升對錄井現(xiàn)場監(jiān)測效果。

4 結(jié)束語

總而言之，對于油田勘探開發(fā)而言，將綜合錄井儀技術(shù)高效應(yīng)用，可以根本性地提高監(jiān)測水平，不僅僅可以對油氣監(jiān)測和評價工作進(jìn)一步提升，還能安全高效鉆井，特別是在一些異常復(fù)雜的鉆井施工過程中，綜合錄井儀以其監(jiān)測參數(shù)齊全、分析準(zhǔn)確等，呈現(xiàn)出了明顯的技術(shù)優(yōu)勢。在未來發(fā)展過程中，隨著科技的不斷進(jìn)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(xiàn)場工程監(jiān)測之中，進(jìn)行全方位的推廣和深化應(yīng)用，只有如此，才能將綜合錄井儀發(fā)揮最大的效能，提升錄井在油田勘探開發(fā)中重要作用，為油田持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供技術(shù)保障。