石油鉆井工程事故預(yù)警技術(shù)淺議

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摘要：針對(duì)石油鉆井過(guò)程中可能發(fā)生的各種事故，對(duì)國(guó)內(nèi)外鉆井過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的事故進(jìn)行了調(diào)研總結(jié)，分析了事故原因，提出了相應(yīng)的事故預(yù)警構(gòu)建方法，為石油鉆井工作的順利開(kāi)展提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：石油鉆井；工程事故；預(yù)警技術(shù)

在石油開(kāi)采工程中，保障安全、防止事故是企業(yè)管理的核心內(nèi)容，也是維護(hù)石油企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要措施。但是，由于地質(zhì)原因和操作失誤，在鉆井過(guò)程中會(huì)發(fā)生井筒崩塌、井涌、井噴等事故。為了保證鉆井順利進(jìn)行，同時(shí)為了保障現(xiàn)場(chǎng)人員的安全，引進(jìn)警報(bào)技術(shù)，準(zhǔn)確識(shí)別事故隱患，實(shí)現(xiàn)早期預(yù)防，降低石油鉆井工程事故發(fā)生率，確保現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全必須實(shí)現(xiàn)順利的展開(kāi)。

1石油鉆井中的事故

1.1鉆井作業(yè)中存在的不足

在進(jìn)行鉆井實(shí)施的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，導(dǎo)致井底壓力小于地層壓力，地層流體在壓差的作用下涌入井底，如果井涌無(wú)法得到的有效控制，繼而造成井噴事故。在石油鉆井中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)無(wú)法避免的事故，其中最主要的事故是由于鉆井實(shí)施過(guò)程中相關(guān)信息掌握不足，導(dǎo)致一系列的問(wèn)題，大多數(shù)問(wèn)題都是由于鉆井工作設(shè)計(jì)不合理引起。同時(shí)，前期地質(zhì)信息掌握不準(zhǔn)和人員操作不當(dāng)將會(huì)給整改鉆井作業(yè)帶來(lái)一定的事故。在鉆井施工時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)地層的異常高壓，如果前期對(duì)地層壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，鉆進(jìn)過(guò)程中使用的泥漿比重?zé)o法滿(mǎn)足要求。最常見(jiàn)的問(wèn)題是溢流和井涌，在鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)?shù)貙訅毫Υ笥诰讐毫r(shí)，地層中的油、氣、水將會(huì)進(jìn)入井筒，造成溢流、井涌。如果溢流、井涌無(wú)法第一時(shí)間得到有效的控制，繼而發(fā)生井噴事故，將會(huì)給整個(gè)鉆井作業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的損失。

1.2調(diào)查不充分導(dǎo)致的事故

在實(shí)際鉆井實(shí)施中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生地層流體無(wú)法得到有效的控制而流入井底，從而造成一系列的事故，其中最常見(jiàn)的事故問(wèn)題主要是因?yàn)榍捌谡{(diào)查不充分，對(duì)地層的壓力無(wú)法準(zhǔn)確判斷，在鉆進(jìn)的過(guò)程中，如果突然遇到高壓層，現(xiàn)有的泥漿密度和井口設(shè)施無(wú)法平衡地層壓力時(shí)，就會(huì)造成溢流的現(xiàn)象發(fā)生。所以在鉆進(jìn)過(guò)程中，準(zhǔn)確的掌握地層壓力是相當(dāng)重要，如果出現(xiàn)井筒液柱壓力無(wú)法平衡地層壓力時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行采取有效得當(dāng)?shù)拇胧蝗粚?huì)帶來(lái)溢流、井涌、井噴等一系列復(fù)雜情況，給整個(gè)作業(yè)帶來(lái)困難。在鉆井作業(yè)中，經(jīng)常會(huì)出發(fā)生井涌的現(xiàn)象，并且可能還攜帶了硫化氫有毒氣體，如果在作業(yè)過(guò)程中，如果現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員未提前采取有效的預(yù)防措施，不僅給井下帶來(lái)嚴(yán)重的影響，還嚴(yán)重的危害到人員安全。

1.3坍塌事故

在實(shí)際鉆井過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)坍塌事故。其中，坍塌事故的由來(lái)是因?yàn)樵谧鳂I(yè)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)可溶性以及礦物質(zhì)，在巖地層中所產(chǎn)生的水平應(yīng)力，如果不根據(jù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析的話，地層的穩(wěn)定性就會(huì)變差，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致預(yù)警效果做不好，并且還會(huì)造成非常大的坍塌事故，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及到施工人員的生命安全。鉆井過(guò)程中易堵塞水眼，導(dǎo)致正常鉆井液潤(rùn)滑和冷卻的效果大大降低，影響整個(gè)鉆進(jìn)效率。鉆頭在井底承擔(dān)直接粉碎巖石的作用，所以在井底鉆頭的過(guò)程中，鉆頭的影響部分是最大的，在一定磨損后，破巖能力基本上會(huì)消失，所以鉆頭會(huì)出現(xiàn)跳躍的問(wèn)題，如果部分返出巖屑還存在著較多鐵細(xì)屑，表明鉆頭已達(dá)到使用壽命，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

1.4密度不足造成的事故

在鉆井過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地層流體流入到井筒，這樣不僅會(huì)造成鉆井事故，并且還會(huì)嚴(yán)重威脅到施工人員的生命安全。在事故發(fā)生的前期現(xiàn)象不是很明顯，也比較容易控制，但是發(fā)展到后期時(shí)，由于垂深越來(lái)越大以及密度不足，而造成井底壓力遠(yuǎn)低于地層壓力。所以在作業(yè)過(guò)程中，一定要在工藝和操作方面進(jìn)行預(yù)防井底壓力不足，如果不及時(shí)處理的話，會(huì)帶來(lái)溢流、井涌、井噴和井噴失控等惡劣的后果。

2鉆井過(guò)程中應(yīng)采用合理的預(yù)警技術(shù)

2.1定期進(jìn)行預(yù)警管理

隨著社會(huì)的發(fā)展，之前在預(yù)警的過(guò)程中通常適宜手動(dòng)評(píng)估快速鉆探，主觀判斷是否發(fā)生了鉆探事故或是在鉆探過(guò)程中發(fā)生的。這不僅需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，而且需要強(qiáng)烈的責(zé)任感。然而，人類(lèi)的能量和經(jīng)驗(yàn)是有限的。在21世紀(jì)初。通過(guò)對(duì)鉆井技術(shù)的創(chuàng)新，并且，隨著社會(huì)的發(fā)展，在鉆井技術(shù)人員創(chuàng)新的過(guò)程中，可以設(shè)定相關(guān)的預(yù)警設(shè)置進(jìn)行判斷事故，在鉆勁現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程中，需要專(zhuān)家以及施工人員進(jìn)行合理分析，如果出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行解決[2]。

2.2各類(lèi)智能預(yù)警技術(shù)不斷涌現(xiàn)

鑒于整個(gè)鉆井系統(tǒng)事故快速報(bào)警的復(fù)雜性，為了在鉆井事故快速報(bào)警方面取得更令人滿(mǎn)意的結(jié)果，許多科學(xué)家只對(duì)鉆井事故進(jìn)行了深入調(diào)查。石油鉆井工程中鉆具貫穿和泄漏事故的原因可分為兩類(lèi)。在智能預(yù)警技術(shù)的發(fā)展下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)泄漏事故，主要分為自然原因和人為原因，自然原因可能是因?yàn)榈貙泳壒剩⑶姨鞖獾脑蛟斐尚孤妒鹿省６鴮?duì)于人為原因，是因?yàn)樵谕诰虻倪^(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)施工人員注意力不集中導(dǎo)致設(shè)備的脫落等事故，為了能夠有效解決這一現(xiàn)象，在挖掘前，應(yīng)根據(jù)相關(guān)地形進(jìn)行合理分析并制定相關(guān)的智能預(yù)警制度，或注意鉆前機(jī)具檢查，并在項(xiàng)目整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)定期檢查鉆井液泵壓力的變化。在石油鉆井的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用各種各樣的設(shè)備，由于多種設(shè)備的組成，所以，在實(shí)際開(kāi)挖的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備老化磨損的問(wèn)題，所以，相關(guān)人員在挖掘前應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及參數(shù)進(jìn)行對(duì)比后才能進(jìn)行石油鉆井作業(yè)。相對(duì)而言，為了能夠有效預(yù)防工程事故的發(fā)生，設(shè)備的診斷技術(shù)可以在設(shè)備中安裝不同類(lèi)型的傳感器，傳感器可以將所發(fā)生的事故以數(shù)據(jù)的形式發(fā)送給向控制中心反饋狀態(tài)參數(shù)。

3各種智能預(yù)警存在的問(wèn)題

對(duì)于鉆井作業(yè)的智能預(yù)警，大誤差和小誤差理論有待進(jìn)一步研究。支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)性能首先取決于算法中關(guān)鍵參數(shù)的選擇。必須詳細(xì)檢查可變目標(biāo)函數(shù)在鉆井過(guò)程中的適應(yīng)性。灰色聚類(lèi)鉆井安全評(píng)價(jià)模型應(yīng)用良好，但由于快速鉆井事故預(yù)警模型的復(fù)雜性，有必要進(jìn)一步研究GM模型的適應(yīng)性和基線值。近年來(lái)，在獲取相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)后，如果發(fā)現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行解決，而智能預(yù)警系統(tǒng)還并不是特別完善，所以，在實(shí)際處理中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)預(yù)警系統(tǒng)不到位的情況，而經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)局部地層樣本獲取困難等問(wèn)題，確定決策功能的困難等。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在快速預(yù)警鉆井中的應(yīng)用仍然有限。

4石油鉆井工程事故的有效防范

4.1對(duì)石油鉆井工程事故進(jìn)行分析

在鉆井過(guò)程中，為了從實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)防和設(shè)備故障三個(gè)方面進(jìn)行識(shí)別，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種設(shè)備的運(yùn)行情況，有效診斷設(shè)備故障是非常必要的。專(zhuān)家系統(tǒng)是基于人工智能技術(shù)的決策系統(tǒng)。除了人工智能，如大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，并且還要根據(jù)專(zhuān)家預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行分析。在實(shí)際設(shè)備故障診斷中，如果僅僅靠參數(shù)進(jìn)行分析，預(yù)算故障的來(lái)源的話，那么就無(wú)法針對(duì)實(shí)際的故障因素，為了能夠有效改善這一現(xiàn)狀，除了了解數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析外，還應(yīng)對(duì)石油鉆井工程事故進(jìn)行有效分析，才能有效避免事故的發(fā)生。

4.2專(zhuān)家預(yù)警系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在石油等各行各業(yè)都開(kāi)始了對(duì)智能控制的研究。專(zhuān)家警報(bào)系統(tǒng)是一種智能化的控制技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)完整的云數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，本文還提出了一種基于智能推理的方法，它的主要作用是通過(guò)對(duì)專(zhuān)家的思想進(jìn)行有效的仿真，把鉆探過(guò)程中的問(wèn)題插入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。利用該方法對(duì)鉆探事故的成因進(jìn)行了長(zhǎng)期評(píng)價(jià)，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。采用這種技術(shù)可以迅速、高效地解決鉆探問(wèn)題，大大降低了事故帶來(lái)的損失。

4.3預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是比較晚的，對(duì)于石油企業(yè)，大部分都是以人工進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，再進(jìn)行反饋處理，所以，預(yù)警系統(tǒng)還比較落后，為了能夠有效處理周期長(zhǎng)，事故等缺點(diǎn)，應(yīng)對(duì)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并將計(jì)算機(jī)的信號(hào)處理取代為人工，進(jìn)而才能有效提高石油鉆井作業(yè)的效率。

5結(jié)束語(yǔ)

綜合上述，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，在石油鉆井工程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的事故，導(dǎo)致人員傷亡的問(wèn)題。為了能夠有效改善這種現(xiàn)象，應(yīng)利用預(yù)警技術(shù)進(jìn)行有效防范，才能有效實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益以及挖掘的安全維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙志近.試述石油鉆井工程事故的預(yù)警技術(shù)[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)（文摘版）工程技術(shù)2020（36）:226.

[2]王建彬.石油鉆井工程事故的預(yù)警技術(shù)研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）,2019（54）：67-98.

[3]李璐.石油鉆井過(guò)程井漏異常的預(yù)警技術(shù)研究[D].鄭州大學(xué)，2020（65）：76-89.

作者:陳建林 單位:中海油田服務(wù)股份有限公司鉆井事業(yè)部