石油钻井工程事故预警技术研究

石油钻井工程事故预警技术研究

胡斌

胜利油田分公司石油工程监督中心 山东省东营市东营区 257100

摘要：石油钻井工程在油气资源开发中发挥重要作用，而钻井施工具有高风险、高投入的特点，一旦发生事故不仅危及现场作业人员人身安全，还对企业造成不可估量的经济损失，加强石油钻井工程事故的预警技术研究，能够在一定程度上提高石油钻井工程的安全性，提升对钻井现场作业人员的人身安全保障，对于保障安全高效钻井、实现钻井企业可持续健康发展意义重大。

关键词：石油钻井；工程事故；预警技术

1石油钻井工程的事故类型

1.1井涌事故

在进行钻井工作时，如果地层中的压力大于井筒内液体的压力，在压差推动下，井口部位将持续喷出泥浆，这就是钻井溢流问题。当油田单位出现该问题，且事故没有得到有效的控制，使得钻井溢流问题进一步扩大，则会引起井涌事故，一般情况下，该问题的出现大多数是由于钻井工作设计不合理引起，同时，地质条件和钻井控制也会对井涌事故产生一定的影响。

1.2井喷事故

相比较于井涌，井喷发生造成后果更加严重，在当前工程钻井过程中是重点防控事项，施工时，如果地表压力与地下油气压力差距较大，就会出现一定程度上的参数差异，天然气与石油会顺着这部分差异层进入井中，然后受到地表作用渗透到其他地表区域当中，或者直接从地面喷涌而出。

1.3井塌事故

对于我国的某些区块而言，井塌事故也是常见的钻井事故。对于某些区域而言，地层中含有大量的可溶性物质，同时，地层也具有一定的应力，在这种情况下，进行钻井作业时，地层压力持续增加，其稳定性将被严重破坏，从而出现井塌问题。在另一方面，如果地层中油气层的压力相对较大，也非常容易出现井塌问题。井塌事故将会对钻井工作的安全性产生严重影响。

1.4井漏事故

井漏也是现阶段发生最频繁的地质问题，其衍生原因多半是由于技术人员操作失误，或者对井底压力判断失误而造成的，在发生此类问题后需要技术人员第一时间采取对应措施，科学处理，以防危害范围不断扩大。

2石油钻井工程事故预警技术构建

2.1模糊数据处理

模糊数据处理是目前应用成果较好的一种智能化预警技术，其建立在计算机原理基础之上，利用模糊化的理论给人工智能提供更加高效的解决路径。模糊数据处理也可以称为专家思维诊断，通过模仿人工处理操作，对工程项目采取把控，人们可以在前期向计算机设定指令，然后系统在处理数据时就会自动模仿其执行效果，然后做出事故风险推断。模糊数据处理技术优势较为明显，其动态性良好，能灵活使用，同时应用过程透明化。从技术结构上分析，其包含了人机互动、推理设备、数据储备库、综合数据传输以及智能解释器等多方面内容。石油钻井工程执行环境较为恶劣，技术人员操作风险较大，如果仅靠数据以及施工经验则无法全方位的对风险进行预警处理，所以就需要不受外界因素影响的专家系统来判断，在计算机推算结论输出过程中，知识实现了传输，可提供给技术人员更全面的参考意见。该系统对外界环境适应效果稳定，只要网络技术能够通信，就可以连续作业，同时系统还能够保存以往数据经验，更新自身资源库，不断在网络上筛选、吸收新型操作技术，提高整体预警效果。

2.2预警模型类库的建立

在应用预警技术的过程中，无论是设计制造预警技术的过程，还是分析事故对象的过程，都是一个细化模型和逐渐扩散的过程。首先，细化对象。相关行为以及交互作用产生于系统内部各个对象之间，细化这些内容，促使相关定义在构建的过程中能够充分体现出稳定性、完整性以及明确性。微妙关系存在于事故问题以及参数之间，在对这一关系进行了解的基础上，有效地关联起各种事故行为和趋势，对参数的可用性进行有效的确定。其次，类型确认。在设计预警技术模型的过程中，通常需要进行多个种类的划分，例如，在溢流的类型中，应当包含气侵、井涌和井喷等现象。最后，加大对支持设计的重视。在对某一类型的对类库进行构建和划分的过程中，还应当在实际的工作环境中对其进行应用。并在实践中突出模型的系统化特点。

2.3信号的预处理

信息技术在石油钻井中的应用时间较晚，国内大多数石油企业直到20世纪90年代，还是主要以人工经验判断的方法，对采集到的数据、反馈的信号进行处理。这种作业模式具有诸多的弊端，例如分析处理周期长，事故预警的时效性差；还有就是数据处理结果不准确，对于事故发生原因、发生位置等判断不到位。近年来，随着信息技术在石油钻井工程中应用越来越成熟，基于计算机的信号处理逐渐代替人工成为了常用的方式。例如采用拉伊达方法，建立数据模型，在其中假定有一组存在随机误差的数据值，通过对此数据进行测算得到标准数值，按照概率判断施工风险存在的区间。最终通过计算机端口输出完整的安全事故预警模型，根据模型判断数据信息。当然，数据在经过预处理之后，还不能作为事故诊断的直接标准，否则有可能导致系统的误报问题。可以建立预警模型数据库，将预处理后的数据单独存放到数据库的一个单元中。在进行专家决策时，至少要综合对比3组预处理数据，尝试从不同的角度对故障进行分析，为下一步做出准确的故障诊断奠定基础。

2.4工具振幅测定

当前工具振幅测定对于风险预警防范效果较好，先进性较高。在进行井下作业时，技术人员会运用一些钻井用具，此类工具会与岩石、石壁等部位发生接触与摩擦，从而引发震动。结合牛顿力学可知，传递过程中，力会出现一定程度上的发散性，所以需要采用机械设备对其动力情况执行测量与判断，例如：MWD仪器等等。相关人员应采用科学性系统对其进行分析，但我国对此类计算机系统的构建仍留在理论模型建设阶段。在钻井工具与受力位置接触时，发生的震动波普会存在不同的差异性，相关人员可以通过对其分析，得知工程地质情况，或者利用对钻具运行状态的分析实现针对性监控，从而优化共振作用的预警性。

2.5智能动态诊断

通过对以往石油钻井工程中大量事故的原因分析和经验总结可以发现，很多情况下都是因为钻井机组因为老化、磨损等原因发生故障。实际上，也确实有一些油田企业出于成本控制考虑，没有定期做好钻井机组的全面检查，对于部分老旧的设备、零件，没有及时的更换，钻井机组带病作业的情况较为常见，这些问题成为诱发事故的主要原因，因此，在动态监控并获取设备运行参数的基础上，还要通过智能化的分析判断，对钻井机组可能存在的隐蔽故障，进行同步的反馈和精准的报警。基于人工智能和专家分析的事故诊断系统，不仅仅是可以反馈出问题所在，以及故障发生位置，更重要的是可以基于以往的诊断记录和处理经验，智能化地提供一套事故处理方案。在预警之后，技术人员可以参照该方案实现对石油钻井事故的应急处理，将损失降至最低。

结语：

综上所述，将预警技术有效地应用于石油钻井工程当中，能够极大地提升事故的预防力度，这样一来，在石油的开采过程中，相关工作人员的人身安全将得到更好的保障，对于提升相关单位的工作效率以及降低施工成本具有重要的促进作用。

参考文献

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