石油钻井工程事故预警技术研究

吴嘉亮

摘要：石油钻井工程是一项高投入、高风险的作业，由于钻井作业工序繁琐，井底状况复杂，在施工过程中容易发生各种工程事故，轻则造成停钻耽误钻井施工进度，重则造成井毁人亡，给企业造成不可估量的经济损失，带来不良的社会影响，给企业造成负面影响。在当前科学技术快速发展的情况下，我国的石油工程开采技术也得到了较快的发展。但在石油开采过程中仍然存在着一系列的危险。虽然事故出现的概率明显降低，但由于技术的不稳定性、操作的主观能动性以及面临情况的复杂性等因素，致使产生石油钻井工程事故问题，加强钻井工程事故的预警势在必行。

关键词：石油钻井;工程事故;预警技术

1常见的钻井作业事故

1.1钻井井眼事故

最常见的就是井涌、溢流的问题，钻进过程中当地层压力大于井底钻井液柱压力时，地层空隙中的油气水就会进入井底环空，跟随环空钻井液返回地面，出现出口流量大于入口流量的现象称为溢流。如果溢流没有被有效控制，钻井液出口流量会继续加剧，呈现涌出的状态称为井涌，若井涌仍然没有得到有效的控制，出口流量再继续加剧，呈现喷出的状态称为井喷，井喷是钻井过程中十分严重的事故，如果井喷再无法控制最终会导致井喷失控，最终导致巨大的财产和人身安全损失。

井漏、井眼坍塌和缩径也比较常见，井漏是与溢流井涌相反的过程，当钻井过程中大量钻井液流入地层引发钻井液大量损耗称为井漏。如果对井漏的处理不及时，井漏程度加剧会引起井眼垮塌、卡钻等事故，要是井漏位置上部有油气层还可能会引起井喷事故。当钻遇页岩、黏土地层时，由于遇水这些地层会发生体积膨胀，如若当时钻井泥浆密度小，进而导致井眼内液柱压力小于井眼壁上的径向应力，进而发生井眼缩径，这时起下钻发生困难，严重时会导致卡钻。

1.2塌井事故

在石油钻井工程中，钻井孔的坍塌称为塌井事故。塌井的常见原因是在开采过程中，页岩地质层中会有一定程度的可溶氯化钠和矿物质，底层会产生相应的水平应力。受相关内容的影响，地层稳定性波动较大。如果预警工作做不好，就会造成大面积塌方，严重影响施工人员的安全。另外，随着钻井深度的增加，地层长期浸泡在钻井液中，导致地层膨胀、地层剥离等现象。由于井壁稳定性差和周围压力的压缩，发生了井壁坍塌事故。钻机故障停机时间长，起下钻时起钻速度过快，也有可能造成塌井。

2钻井工程事故预警技术研究

2.1建立科学的工程事故预警系统

在石油钻井工程事故项目范围内还需要加强科学技术的应用，能够建立有效的适合本项目使用的预警系统，建立专家预警系统可以运用到现代化的智能网络手段通过建立数据库的方式，对石油钻井工程运行状态数据进行实时快速的分析，能够模拟专家思维算法对于一些基础性的故障进行智能化的处置，给出解决方案。建立专家预警制度能够在很大程度上提高问题解决的能力，对于一些基本问题可以实现高效率地解决。专家预警制度可以面向更加广阔的受众范围，具有公开性的特点，服务于大众，推动我国石油钻井工程事故预警的成熟化发展。在进行预警系统建设之时，可以从知识数据库、人才方法库以及综合数据库等等角度进行系统的建立，能够及时地对项目建设的具体化问题进行反映和分析，与目前时代发展潮流和背景相结合，不断更新数据库中的案例信息，发展科学的智能系统。并且在建设专家预警系统信息库之时，还需要保证拥有动态意识，能够根据时代的发展完善数据库的信息内容，促进数据库内容的科学化发展。在建立专家预警系统之时，还需要配备人工客服系统，能够较为灵活地对询问人员的工程事故问题进行解答，运用到计算机网络的手段，可以结合多个专业人员的零散时间，保证人员的顺利交接班，更加有利于形成科学的、智能的、全面的专家预警系统，提高石油钻井工程事故预警技术的水平，加强我国石油钻井工程事故的预防能力，促进我国工业建设的现代化。

2.2多种钻井事故的综合预警研究

石油钻井过程非常复杂，在钻井过程中可能发生多种钻井事故。许多学者和技术人员对钻井事故进行了全面的预警研究。张正轩等将模糊理论和专家系统应用到钻井事故预警系统中，构建了具有一定灵活性和适应性的事故模型知识库。预测结果表明，该方法是理想的，为钻井事故的预测奠定了基础。一些学者还建立了基于向量机SVM技术的钻井事故预测模型，该模型具有利用少量样本实现高效、准确的性能，特别是对于非线性、复杂的钻井事故问题。此外，一些学者还应用小样本、不确定信息的灰色聚类原理对钻井作业安全问题进行了评价和预测，并取得了一定的成果。

2.3模糊数据处理

模糊数据处理是一种应用效果良好的智能预警技术。它以计算机原理为基础，利用模糊理论为人工智能提供了一种更有效的解决方案。数据采集是模糊数据处理的重要基础，数据的准确性、全面性和及时性将直接影响模糊数据处理的结果。在提取钻机作业参数时，可以人工设置程序，确定参数采集指标。计算机能自动提取符合要求的数据并存入数据库。数据采集完成后，根据以往石油钻井工程事故处理经验进行风险推断。模糊数据处理的优点是不需要对单个数据进行风险判断和故障分析，而是对大量数据进行整合，从而尽可能消除干擾因素的影响，保证预警结果的可信度。

结论

总之，实现钻井作业零事故是石油企业安全管理的基本目标，是钻井工程高质量、高效率的必要条件。考虑到事故的多样性、多发性和严重危害性，必须运用预警技术，采取预防措施，确保人员安全，维护企业利益。基于模糊诊断专家系统预警技术，以钻井设备实时参数为分析对象，运用专家系统进行科学分析和动态判断，帮助现场管理人员提前掌握安全事故隐患，并尽快采取对策，防止事故发生或减少事故损失。从实际应用效果来看，模糊诊断专家预警技术在预警的及时性和判断的准确性方面具有明显的优势，具有推广应用价值。

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