信息时代综合录井技术在钻井系统工程中的实践

张清涛

摘要：信息时代，综合录井技术借助信息技术在钻井工程中可发挥出监管作用，同时也可在钻井工程事故判断方面起到预防管控的作用，比如可实现对钻具断落、钻头喷嘴掉落等情况，以及井涌事故、井漏事故进行有效分析预测。同时也可实时高效采集钻探过程中的危险气体浓度，通过计算机建模分析，对地层压力进行预测，从而对钻探过程中的安全隐患做出实时高效的分析判断。

关键词：综合录井技术；信息技术；钻井工程；实践

一、前言

综合录井技术在钻井工程中的应用是必不可少的，新时期，相关技术部门需要对综合录井技术的实践应用规范标准做出科学高效的设定，参照当前综合钻探活动的实际需求，对各项信息要素做出体系化、高效化的分析，做到统筹性控制，提高钻探活动的安全性和稳定性。

二、综合录井技术概述

综合录井技术借助信息技术，主要在钻探过程中完成对资料的搜集、整理，实现对地层结构的评价分析，同时也能够做到对油气资源的评价管控。结合该类技术可实现对整个钻井施工作业的全过程、全生命周期监管，可保证施工作业更加安全、高效地进行。综合录井在钻探工程中的实践应用较为常见，可通过对钻井液中成分的分析，评估其中油气含量，并且间接判断出地层的流体性质结构，以及对储存进行有效评价分析，可在后续进行深层次钻井施工管理过程中做到精细化控制，判断油层、气层的具体结构方位，以此来有效控制钻井成本。

三、综合录井技术在钻井系统工程中的实践应用

综合录井技术在钻井系统工程中的应用涉及较多内容，例如在监督管控方面的应用较为常见，同时在施工管理过程中也可用于对钻井工程事故的判断，并且也可做到对钻具断落的有效预判分析；对钻具以及钻井泵刺漏的问题进行更加体系化、高效化地判断；除此之外还可做到对钻头喷嘴掉落的高效控制；做到对井涌的判断以及提前预报处理；对井漏的判断以及预报；同时还可做到对危险气体以及各项气体参数的识别检测；最关键的是，可利用相关技术对地层压力进行预测预报，做好对钻头水力学性能的有效判断，从而提升整个结构的综合稳定性和可靠性。

（一）在监管方面的应用

油气勘探作业项目具备较高的投入成本，同时也存在较高的投资风险。钻井费用作为勘探项目中占比较大的结构部分，相关单位需要尝试减少在勘探期间所耗费的成本，提高经济效益，而借助综合录井技术，可为钻井作业的正常高效开展提供良好的技术保障，发挥出传统施工作业无法替代的作用。一般情况下，综合录井系统结合了多种检测仪器设备，借助体系化控制，能够完成对钻井过程中各项要素的评价、监测、分析，其具备以下多方面的优势和特征。

首先，通过搭载的传感器系统，结合自动监控手段，将钻井施工环节的各项参数变化以及设备信息实时有效地反馈出来，从而更加直观、清晰地把控钻井活动的实际开展情况[1]。

其次，结合相关技术也具备相应的时效性，能够发现异常，并且完成对异常数据信息的分析控制，并且为后续提供相应的施工整改建议。综合录井仪器设备所搭载的个别探头具备较高的测量精度，能够对各种细微变化作出快速高效地反应，从而推断出当前地下各类参数信息的变化状况，进而实时高效地调整钻井工程施工建设方案，降低成本。

总体来说，在钻井工程监督管控方面，结合综合录井技术可实时高效地反馈各项信息，同时也能够对相关设备的运行工况、参数进行有效播报、整合，可在多元化施工建设活动中获取具备前瞻性的数据信息，从而做到对问题点的提前预防处理。

（二）对钻井工程事故判断的应用

结合综合录井技术以及以及相关专项设备，可测量出多样化的参数信息，包含对设备的扭矩、套管压力、流量、温度、电阻大小等多种因素进行测量分析，可绘制得到多样化的参数曲线，实现对各项信息资料的实时高效监测，可对工程事故进行有效预判处理。比如可通过综合录井技术对钻头异常情况进行播报、预报管控，当钻头在工作过程中接触到质地较为坚硬的岩石，或者在处于高温、高压的极端环境时遭受到破坏，导致钻井效率降低。因此需要及时对钻头的工作环境状况进行高效判断，减少钻头出现损坏的概率，可通过分析环境信息来有效控制钻机转速、钻进深度，从而有效减少钻具在运行过程中所受到的阻力，保护钻具结构完整。在此期间可结合综合录井技术实时有效地分析出转盘转速、转压的变化状况，可对钻头的工作状态以及使用极限进行有效分析、判断、评估，从而准确报告当前井下作业状况。

（三）对钻具断落的情况进行判断预报

一般情况下，井下施工作业会面临较为复杂的外在环境，从而极易导致钻具断落、脱落，比如当钻具工作疲劳度、疲损度增加时会导致钻具脱落，或者钻井泵出现侧漏也会导致钻具受到影响。若钻具的制造生产存在相应的质量问题，或者由于施工操作不当，则会导致钻具落入井中，需要及时对相关事故进行处理、控制。由于钻井工作具备持续性，如果无法实时反馈钻具的脱落、断落状况，则无法快速高效地改良施工建设，最终会引发施工安全隐患。为此，工作人员须结合科学有效的分析技术，对钻具断落的情况进行判断评价，可通过地面参数，结合综合录井技术对各项细微参数变化进行准确高效地识别判断，以此来对事故进行分析处理。比如，钻具断落时其悬重会发生相应的改变，而当其发生变化时会伴随着泵压的降低，借此可通过细微参数变化来判断出钻具是否掉落[2]。

（四）钻具和钻井泵刺漏的判断分析

钻井刺漏事故通常伴随高压、高温的现场环境状况，会引发严重的钻具掉落事故。钻井泵刺漏会直接损坏设备，严重降低钻头的工作效率，需要及时对钻具出现的各类问题进行有效控制，为此需结合综合录井技术，对其中的核心部件，如泵压参数的变化进行评估分析，但是泵压的变化往往受到外在因素的影响，比如当外在泵冲出现变化时也会导致泵压发生改变，因此需要整合多方面的判断，结合泵冲参数以及各种信息数据，对其中潜在的刺漏现象进行分析控制。除此之外，也可通过分析出口排量来评估是否存在钻井泵刺漏的情况。一般情况下，当出口排量减小时，则表明钻具刺漏，在此过程中工作人员需要及时分析在看板工具中泵冲以及泵压曲线的发展状态，对泵冲数值的稳定结构以及动摇曲线向左偏移量，以及随着时间增加的偏移幅度进行分析。同时也需要联合泵压来完成检测分析，从而判断出钻井泵刺漏现象是否存在，进而采取有效的管理控制措施。

（五）井涌的判断和提前预报

井涌通常与地层压力存在相应的关联，如地层压力过高，会导致压力差出现，致使地层流体进入。如果控制得当，则会保证施工作业安全高效进行，如果处理不当存在操作失误，则可能造成严重的井喷事故，进而引发严重火灾隐患。井涌的先兆通常与气体数值存在密切关联，须重点结合综合录井技术来检测出口气体的密度、导电率的变化状况，从而断别出钻探过程中的各项参数数值，通过分析井口排量的大小，做出提前高效的预防控制，采取有效的控制措施，以此来有效遏制井涌事故的发生。此外，为了达成安全钻井的管控目的，在判断井涌的过程中，工作人员需要对井口出现的间接性喷洒物质进行分析评估，同时对钻井液的密度数值变化进行高效测量。通过综合录井技术来实现判断、评估，有效防范其中的参数变化，如果数值变化过大，则需要引起足够重视，通过增压或者释放压力来减少井涌事故发生的概率[3]。

总体来说，在对井涌事故进行管理期间，可通过对其中关键参数，如出口流量变大、池面积变大、钻井液密度降低、导电率的变化以及水基钻井液电导率的数值进行分析、评估，做出综合判断、综合衡量，结合建模技术，对井喷的概率进行有效评测分析，可真正意义上做到防患于未然。

（六）井漏的判断和预报

井漏的产生与多个因素有关，与钻井液的压力数值、施工操作、地层压力以及裂缝结构均存在相应的关联，须采取有效的管控措施，实现对其更加科学高效地预防控制。通过对井漏的判断分析，可减少钻井液的流失，同时也可对其中存在的井塌以及卡钻等安全事故进行防范控制，节约钻井的时间，减少费用，提高综合管控效率。井漏所带来的明显变化包含钻井液的体积、密度、浓度降低，可结合综合录井技术，从泵充数、出口排量、泵压的变化情况来判断是否存在井漏现象，做到提前预报处理。此时工作人员可结合钻井液密度的变化曲线，同时对外部探头等设备进行检查、分析，对泵压进行评估考量，对总池体积的变化情况以及出口排量进行线性分析，从而采取有效的堵漏措施，减少消耗[4]。

井漏通常表现在多个结构层面，在对井漏问题进行管控的过程中，工作人员须采取有效的应对措施，须做好边钻边漏，以及参数变化等情况的重点管控，及时对传感器参数、曲线异常的情况进行有效分析，做好气密性检测、密度检测。另外，在管理控制过程中，工作人员也需要对泵冲数进行有效识别分析，对各类传感器工作状况进行控制。除此之外，在对井漏问题进行处理期间，工作人员也需要对传感器温度、电导率等相关参数信息进行测评、分析，做好更加科学化、高效化的管控。

（七）危险气体检测

在井下施工作业中会释放出大量的烷烃类物质，如一氧化碳、硫化氢，相关物质与氧气在浓度条件满足时会发生爆炸，进而引发严重的安全事故。可借助综合录井技术来实现对钻井、钻探活动中烷烃气体以及碳氧合物、硫氢化物的检测、分析、评定。通过计算机建模分析，对其中危险气体的安全隐患问题进行高效控制，可有效管控气体变化参数信息，从而减少安全事故发生的概率。在安全管理控制过程中，可通过定向化控制，结合各类气体探测仪器、设备，对其中的浓度大小参数进行科学、高效地把控[5]。

除此之外，在气体检测过程中，工作人员也可借助科学有效的管理措施，对单根气以及二次循环气进行有效检测、分析、判断。在此过程中，工作人员须对油气密度进行实时高效测量分析，通过相关气体浸入钻井液的反馈时间，通过色谱曲线分析其中的异常数值，进行评估判断，以此来对单根气进行检测评定；而在对二次循环气进行检测过程中，相关气体在二次进入钻井液时会导致钻井液的密度降低，可通过对应的色谱分析，对其总烷出现异常的情况进行高效管控，一旦出现数值异常则表明其中存在二次循环气。

（八）地层压力预测

地层压力预测在钻探工程中具备相应的紧迫性、紧急性，工程人员、技术部门需要在施工建设环节做到对其中各项压力数值信息的综合管控，在地层压力分析评测环节，除了需要使用相应的地震资料以及测井资料，也需要做到实时高效地监管、预测、分析，可借助标准化钻速法、DC指数法对相关设备设施在钻探时的状态，如钻压、钻速、直径进行综合考量，通过对循环钻井液密度以及孔隙压力、提速梯度等数值进行分析，在管理控制过程中对其中异常高压的情况进行提前判断，从而实现更加科学有效的预防处理。实施地层压力检测对于高效开展钻探活动具备较大的指导意义，但是在钻探过程中由于钻头的磨损与进尺无法得到精细化控制，相关仪器也会出现相应的故障隐患，无法实时高效地控制当前钻探活动的实际状况。此时，分析对应的dcs指数，结合Sigma录井值以及地层压力是必不可少的。在此过程中，工作人员须做好对相关资料的综合收集、控制、分析，结合过往的录井数据库，对相关地层压力资料进行回归处理，通过人工智能系统选取正常趋势线，可根据相应的数据信息来做好对整个参数系统的管控。同时也可通过分析钻头传递的实时数据，对录井库中的参数进行实时调整，从而保证地层压力分析更加精确、直观、合理。

在对地质监督分析管理过程中，做好对压力系统的科学合理设置可对相关区域的油气资源形成状况以及发展历史进行有效追溯分析控制；也可在后续钻井工程项目中做好科学高效的设计管控，比如可做到对泥浆参数的设计，做好套管程序设计，保证钻探工作更加安全、高效、稳定地进行。工作人员在此期间须从dcs指数检测以及Sigma指数检测等两个层面完成对地层压力的初步分析，之后再出具对应的地层压力分析报告，对其中的泥沙岩地层剖面进行更加科学、直观地解释、评价、分析。通过对钻探活动实施高效检测，比如对泥浆密度进行评估，对比相关检测报告与实际状况是否相对应，改变钻探策略，可提高整个钻探活动的综合管理品质和效率，提高施工建设的综合水平。

（九）钻头水力学分析

做好对钻头水力学参数性能的有效分析是必不可少的。在水力学数据信息中，主要囊括了钻井液的各项参数，地质人员须做好对相关信息的综合全面控制，对其中的水马力以及各项参数进行精细化管理，可通过开展科学、高效的钻头水力学分析，对水力学参数更加科学、合理选用，借此可有效减少事故的发生概率，提高钻探速度。在此期间，工作人员须重点对压力损失状况进行严格评测。具体来说，可对环空中钻井液流动模型进行评估，对其层流、絮流进行判断，可通过计算机模拟软件，对钻井液密度、塑性黏度、黏度、尺寸、密度、钻具内外径、入口流量等相关信息进行有效计算，并且结合对应的雷诺数法可完成对压力损失状况的精细化控制。

四、发展趋势分析

通过对综合录井技术的实践应用规范标准进行分析不难看出，只要能够获取更加完整、全面的数据信息则可以对当前钻井工程的实际状况做出更加科学、高效的评价、判断，从而提高后续施工建设管理水平、管控效率。在综合录井技术发展变化过程中需要对现有的传感器单元结构进行不断补充、优化、完善，通过安装不同规格、不同类型的传感器设备，对不同安装位置进行定向化管控，做到更加全面高效的数据采集、数据控制，随着科学技术的发展进步，现有的传感器性能也将得到进一步改良、优化，使其具备更高的传感精度，可在钻探活动中生成更加综合、全面的数据信息。

另外，随着无线传输技术的发展，综合录井采集系统在实践应用过程中也可实现对模拟数据信息的转化控制，结合专家数据库系统、大数据系统、人工神经元网络系统，对各种参数进行体系化分析，可对其中非线性、无序化的数据资料进行提前预防控制。另外，也可通过建模分析，对其中存在的人力物力浪费而导致的成本增加问题进行高效把控，并且在无线技术快速发展的时代，录井采集系统也可在信息资料传递过程中降低成本，可结合无线局域网络数据传接、蓝牙通信以及红外数据传递，使其具备信号传递隐蔽性好且稳定性优良的特征，是后续技术发展的重点和要点。总之，随着钻探活动的持续深入开展，综合录井技术的实践应用标准也更高，需要完成技术革新、流程革新、设备革新，对生产过程中的人员、材料、设备进行不断完善优化，从而提高钻探工作的安全性和稳定性，降低成本。

五、结语

综上所述，在钻井工程中，引入综合录井可以有效减少投入成本，使得工程工期也大大缩短，在保证了施工质量的同时，还能对施工人员的安全做出保障。但是综合录井技术体系还不完善，随着科技的快速发展，必将使其不断完善，从而为钻井工程提供更大的便利。在钻井工程中，投入较大的工程，钻井的费用占据了绝大部分。因此，减少投入、增加收益是当前所有从事钻井工程工作人员的首要任务。在新时期钻井系统工程开发过程中，利用综合录井技术做到对各项信息资源的采集控制分析，可提高整个体系、整个系统的综合运行水平，做到更加科学、高效的流程控制、细节控制，提高工程项目的施工管理水平。

参考文献

[1]李戈东，孙晓飞，陶林.综合录井在钻井工程中应用及发展探析[J].石化技术，2022，29（11）：3.

[2]万康，马志超，郭青松，等.人工智能技术在石油钻井工程事故预警中的应用[J].录井工程，2022，33（2）：24-29.

[3]何沛其.钻井工程设计与施工技术研究[J].工程技术（文摘版），2021（2017-26）：207-207.

[4]申金多.综合录井工程异常预报系统研究与开发[J].石油石化物资采购，2022（011）：94-96.

[5]赵松涛.地质录井技术在高效钻井中的应用[J].西部探矿工程，2022（9）：034.

作者单位：大庆钻探地质录井二公司