复杂井史图形化模板设计与工程地质研究应用

赵 崴，张 辉，袁 芳，尹国庆，李 超

中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院 （新疆 库尔勒 841000）

近年来，地应力建模、钻井三压力预测、井眼轨迹优化等工程地质研究日益受到重视。钻井井史包括：钻井、取心、中途测试、井控、下套管、固井、起下钻、扩眼、流量监测、防喷监测、打捞作业等过程，对上述井史资料的分析统计整理有助于地质力学模型的建立和刻度，是工程地质研究的重要基础工作。塔里木油田地质条件复杂，目的层埋深大、钻井周期长且工程地质问题多，井史资料异常庞杂，常规的分析难度大且仅靠阅读文字描述难以准确判断其变化趋势，不利于有效快速分析工程问题与地质因素之间的规律性。根据工程地质研究中对井史数据分析的需求，利用Microsoft Excel强大的表格、数据综合管理和分析功能，通过表格设计、筛选、双坐标轴图表的建立及其因素的图形化显示形成一个复杂井史的标准化模板，模板中能详尽反映随时间变化的钻进过程及进程中使用泥浆密度的变化、下套管情况、卡钻、憋钻等工程情况，使井史资料不再是抽象的数据。分析井史资料时结合地质层位、构造、岩性、应力、三压力等地质因素，摸索工程因素与地质因素的关系，建立这些因素之间的变化规律。此方法简单、易学，操作简便[1-2]。

1 复杂井史图形化模板设计

首先建立基础数据表格，将井史数据资料对应录入数据表，进行数据筛选，制作双坐标轴图表，引入各系列显示，形成标准可视化模板[3]。

1.1 基础数据表

基础数据表包括3部分：原始数据、泥浆密度信息筛选和钻井深度信息筛选。

将钻井井史、日志、分层表中内容（时间、深度、泥浆密度、作业记录）等信息引入相应原始数据表，用筛选功能进行各系列筛选，实现过程如下：执行“数据→筛选→自动筛选”命令，自定义筛选工程信息，将各种工况对应的深度和泥浆密度分别填入当日筛选序列交集的单元格中。基础数据表制作过程中有4个关键点：原始信息必须准确无误；3部分数据表可以根据分析需要进行扩展；划眼、卡钻等情况可能在同日多点发生，添加多列填入不同深度点；表格中保留一个空白列。

1.2 制作双坐标轴图表

通过Microsoft Excel的双坐标轴图表功能，实现在一张图表中同时显示随时间变化的深度与泥浆密度的变化趋势。过程如下：执行“插入图表→自定义类型→两轴折线图”，进入图表向导，编辑“数据区域”选择空白列作标准列，编辑“系列”首选深度列和泥浆密度列为主副纵轴；这样，深度、泥浆密度随时间的变化趋势线构成图形化显示模板的底图，底图形成后通过编辑图表“系列”的方法添加筛选的工程信息系列[4]。图1是某井的井史图。

1.3 标准化模板设计

为推广复杂井史图形化显示分析方法的应用，制作复杂井史图形化显示的标准模板。使用标准模板制作井史图，不但避免研究人员制图时使用不同表示方法，造成信息理解混乱，并且节省重复构建基础框架的时间，仅根据模板格式进行数据整理工作即可成图。建立的模板适用于大多数复杂井史的资料分析，方便区块多井对比和单井的随钻跟踪信息更新。标准模板包含各类工程要素符号的显示规范（表1）和产生图表的数据源框架。

2 复杂井史图形化模板优势及在工程地质中的应用

2.1 利用Microsoft Excel强大的数据图表功能制作模板的优势

图2为某井特殊岩性段井史图形化显示结果，由图可见该段钻进全过程的工程情况。表2为该井段文字描述的截取部分 （由于该井段作业219d，文字井史非常庞杂，仅列取3d的记录）。显然图表相比文字描述其趋势和规律性都更为直观，图形化显示使工作表更易于理解和讨论，方便研究人员分析、交流。

表2 某井对库姆格列木群的文字描述（3d）

Microsoft Excel具有许多高级制图功能，使用简便。建立图表后可以通过编辑标题、图例、文字、图注、趋势线，误差线、网格线来规划信息，也可用数据标记、图案、颜色、对齐、字体及其他格式属性，强化数据信息的显示效果，易于阅读和评价。实钻中工程问题多，综合时间、深度、泥浆密度，立体分析工程问题发生的规律更为科学。其双坐标轴图表功能巧妙地建立多种因素共同作用与工程问题的关系。复杂井史可视化模板结合区域地质力学研究成果，可为后续钻探中钻井设计与泥浆体系的优化提供经验。

2.2 复杂井史图形化模板在工程地质中的应用

该井史资料分析模板已经成功运用于库车山前复杂地质条件下的工程地质研究中。复杂井史图形化方便观察不同点与深度、泥浆曲线的关系，该方法完整显示每日进尺深度、套管下深、泥浆密度，地层承压、地破试验结果，作业过程中发生的漏失、溢流、坍塌、落鱼、憋卡钻具等问题。通过对不同井段工程信息观察、规律分析，进行特定层段工程问题与地质因素关联性研究。本区多口井井史模板与地质力学工程应用的研究成果对比表明，复杂井史图形化显示不但是地应力与三压力初始计算参数的来源，还是应力评价结果的校验依据。因此复杂井史图形化模板具有非常广阔的推广应用前景。

3 结论

应用Microsoft Excel数据管理和分析功能，实现复杂井史图形化显示，建立复杂井史图形化显示模板有如下优点：完整反映实钻过程中各井段的工程要素，直观快速分析井史资料，操作简单、易于掌握、适用于深井的复杂井史资料快速高效分析。该模板应用于工程地质研究中，便于研究不同地层地质条件下地质因素与工程信息的关联性。这种图形化模板显示的方法相比于文字叙述更直观，便于比较、评价和规律性观察。标准模板的设计规范了信息的整理过程和显示效果，保证研究人员沟通过程中对工程信息的统一认知，也有利于井史图形化方法的推广；模板具有可延展性，满足正钻井随钻信息的动态更新分析要求；复杂井史图与地质层位、构造、岩性、应力、三压力等地质因素结合，为工程地质研究提供有效支持，使工程地质研究更为高效地服务于油田生产[5]。

[1]樊洪海，纪荣艺，刘鹏，等.新一代钻井井史管理系统的设计与展望[J].石油钻探技术，2008,36(2)：1-3.

[2]樊洪海.钻井工程实时监测与井场信息系统开发[J].石油钻探技术，2003，31（5）：17-19.

[3]段文军.使用双坐标轴生成图表[J].电脑知识与技术，2011（9）：2162-2163.

[4]姚进斌，徐业，辛瑜，等.浅析Excel在物理实验数据处理中的应用[J].科技信息，2010（30）：638.

[5]桂传友.Excel在夫兰克赫兹实验教学中的应用[J].池州学院学报，2010,24（6）：123-126