石油钻井工程事故预警技术分析

王义学

（渤海钻探井下作业分公司，河北 任丘 062552）

一、石油钻井常见事故类型

（一）钻头型事故

石油钻井工程所用钻头通常是牙轮式和刮切式这两种类型，这两类钻头所产生的事故也就分别为牙轮式钻头事故和刮切式钻头老化型事故。牙轮式钻头事故经常是由于钻头破损和不正确安装水眼以及堵水管的不规范操作导致的；刮切式钻头老化型事故是由于钻头经常与岩石摩擦造成钻头老化，从而导致了钻头的无法使用。在钻井工程中，为了减少这类事故的发生，施工人员就必须对这两类钻头的使用方法和保养方法非常熟悉并且按照钻头的正常使用方法加以使用，规范地操作钻头对石油钻井工程安全十分重要。

（二）井漏型事故

井漏型事故就是钻井液从井眼逐渐渗漏到地层的事故类型。这一事故通常是由于钻井工程施工的不规范操作或者井底的压能相较于其他地方过高导致的，在钻井工程中比较常见，但是事故发生后，如果不能及时地采用相应的技术对其加以科学规范的处理，可能会造成事故损害的扩大，甚至影响整个钻井工程的安全。

（三）井涌、井塌型事故

井涌型事故是在钻井溢流没有得到及时处置的情况下出现的。钻井溢流即在钻井工程中，井筒的液柱压力小于地层压力时，钻杆和井口处往往会源源不断地喷出泥浆。如果得不到及时控制，泥浆就会进一步增多，直到产生井涌型事故。这一事故的成因主要在于地层的压力、地质的条件、钻井的技术、施工操作是否规范这四个方面。

井塌型事故是由地层的稳定性被破坏所致。因为页岩的地层中含有一定比例的可溶性盐和黏土矿物质，这些物质和地层的水平应力进行相互作用就容易导致地层的稳定性被破坏，进而发生严重的井塌型事故。此外，如果在钻井过程中，遇到高野油气层或者侧压力比较大的地层也会导致钻井发生垮塌，这对钻井工程的按期进行和安全问题都带来了极大的威胁。

二、预警技术分析与探究

（一）模糊数据处理

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地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。

（二）入井参数监控

井下作业纷繁复杂，为减少事故发生的可能性就必然要做好前期预测工作，如果发现风险存在，则第一时间做出预警判断，上文中提到当前常见工程事故类型比较多样，如果建设过程中发生此类问题只能被迫停工，无形中提高了成本资金的投入，同时人员生命安全得不到保障。入井参数更新速度较快，种类多样，复杂性高，所以技术人员需要在下井之前就做好参数考察，确保对数据能够实行全面监控，计算钻井压力信息，从多个角度来分析计算机自动化水平，当前我国新疆部分地区仍采用人工参数测算，需要尽快实现自动化控制，提高精准度与自动性，减少人工处理量，提高预警防范力度。

（三）信号预处理

21 世纪，石油钻井工程预警开始升级成为了软件参数预处理模式，利用计算机技术对可疑参数进行预报，精准度得到了很大提升，但参数范围的设置还是需要专家进行分析，主观程度依然存在。如今，信号预处理技术开始趋近成熟，其中包括信号失真判断和滤波处理，一般可采用拉伊达方法，建立数据模型，然后在其中假定有一组存在随机误差的数据值，然后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，然后不断减少区间范围，对于范围外的数据提高重视，并适当剔除整改，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。

（四）工具振幅测定

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。

（五）智能动态诊断

技术人员要加大对相关内容的重视程度，实现动态化的设备运行性能监控处理，提高预判的灵活性。使监控的数据结果能够达到事故预警的实际要求。要想对设备的故障问题进行有效预处理，就需要将工作执行落实在状态监控、治理预防、分析诊断等多个环节。技术人员可以首先利用传感器对设备工作状态采取灵活的动态监控，然后记录其运行过程中的各项参数信息。并在此基础上，以正常数据参数作为对比样本，利用对比分析的方式对故障的位置进行分析诊断。

三、结束语

总之，各项预警技术可以极大地提高钻井工程事故预警能力，预防事故的发生，提高石油开采的安全性和石油质量。同时，钻井工程事故的预警技术对于保证钻井工程的安全进行和施工人员的安全都有重要的作用，通过持续地改进事故预警技术，可以不断地增加钻井工程的稳定性和安全性，对于保证我国石油的总供给、满足当前经济社会发展对石油的需求至关重要。