石油鉆井工程事故預警技術淺議

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摘要：針對石油鉆井過程中可能發生的各種事故，對國內外鉆井過程中可能會發生的事故進行了調研總結，分析了事故原因，提出了相應的事故預警構建方法，為石油鉆井工作的順利開展提供依據。

關鍵詞：石油鉆井；工程事故；預警技術

在石油開采工程中，保障安全、防止事故是企業管理的核心內容，也是維護石油企業經濟效益的重要措施。但是，由于地質原因和操作失誤，在鉆井過程中會發生井筒崩塌、井涌、井噴等事故。為了保證鉆井順利進行，同時為了保障現場人員的安全，引進警報技術，準確識別事故隱患，實現早期預防，降低石油鉆井工程事故發生率，確保現場作業安全必須實現順利的展開。

1石油鉆井中的事故

1.1鉆井作業中存在的不足

在進行鉆井實施的過程中，經常會出現各種各樣的問題，導致井底壓力小于地層壓力，地層流體在壓差的作用下涌入井底，如果井涌無法得到的有效控制，繼而造成井噴事故。在石油鉆井中，經常會出現無法避免的事故，其中最主要的事故是由于鉆井實施過程中相關信息掌握不足，導致一系列的問題，大多數問題都是由于鉆井工作設計不合理引起。同時，前期地質信息掌握不準和人員操作不當將會給整改鉆井作業帶來一定的事故。在鉆井施工時，常常會出現地層的異常高壓，如果前期對地層壓力預測不準，鉆進過程中使用的泥漿比重無法滿足要求。最常見的問題是溢流和井涌，在鉆進過程中，當地層壓力大于井底壓力時，地層中的油、氣、水將會進入井筒，造成溢流、井涌。如果溢流、井涌無法第一時間得到有效的控制，繼而發生井噴事故，將會給整個鉆井作業帶來嚴重的損失。

1.2調查不充分導致的事故

在實際鉆井實施中，經常會發生地層流體無法得到有效的控制而流入井底，從而造成一系列的事故，其中最常見的事故問題主要是因為前期調查不充分，對地層的壓力無法準確判斷，在鉆進的過程中，如果突然遇到高壓層，現有的泥漿密度和井口設施無法平衡地層壓力時，就會造成溢流的現象發生。所以在鉆進過程中，準確的掌握地層壓力是相當重要，如果出現井筒液柱壓力無法平衡地層壓力時，應及時進行采取有效得當的措施，不然將會帶來溢流、井涌、井噴等一系列復雜情況，給整個作業帶來困難。在鉆井作業中，經常會出發生井涌的現象，并且可能還攜帶了硫化氫有毒氣體，如果在作業過程中，如果現場作業人員未提前采取有效的預防措施，不僅給井下帶來嚴重的影響，還嚴重的危害到人員安全。

1.3坍塌事故

在實際鉆井過程中，常常會出現坍塌事故。其中，坍塌事故的由來是因為在作業過程中，經常會出現可溶性以及礦物質，在巖地層中所產生的水平應力，如果不根據相關內容進行分析的話，地層的穩定性就會變差，這樣不僅會導致預警效果做不好，并且還會造成非常大的坍塌事故，嚴重時還會危及到施工人員的生命安全。鉆井過程中易堵塞水眼，導致正常鉆井液潤滑和冷卻的效果大大降低，影響整個鉆進效率。鉆頭在井底承擔直接粉碎巖石的作用，所以在井底鉆頭的過程中，鉆頭的影響部分是最大的，在一定磨損后，破巖能力基本上會消失，所以鉆頭會出現跳躍的問題，如果部分返出巖屑還存在著較多鐵細屑，表明鉆頭已達到使用壽命，應及時進行更換。

1.4密度不足造成的事故

在鉆井過程中，經常會出現地層流體流入到井筒，這樣不僅會造成鉆井事故，并且還會嚴重威脅到施工人員的生命安全。在事故發生的前期現象不是很明顯，也比較容易控制，但是發展到后期時，由于垂深越來越大以及密度不足，而造成井底壓力遠低于地層壓力。所以在作業過程中，一定要在工藝和操作方面進行預防井底壓力不足，如果不及時處理的話，會帶來溢流、井涌、井噴和井噴失控等惡劣的后果。

2鉆井過程中應采用合理的預警技術

2.1定期進行預警管理

隨著社會的發展，之前在預警的過程中通常適宜手動評估快速鉆探，主觀判斷是否發生了鉆探事故或是在鉆探過程中發生的。這不僅需要豐富的經驗，而且需要強烈的責任感。然而，人類的能量和經驗是有限的。在21世紀初。通過對鉆井技術的創新，并且，隨著社會的發展，在鉆井技術人員創新的過程中，可以設定相關的預警設置進行判斷事故，在鉆勁現場的過程中，需要專家以及施工人員進行合理分析，如果出現問題，應及時進行解決[2]。

2.2各類智能預警技術不斷涌現

鑒于整個鉆井系統事故快速報警的復雜性，為了在鉆井事故快速報警方面取得更令人滿意的結果，許多科學家只對鉆井事故進行了深入調查。石油鉆井工程中鉆具貫穿和泄漏事故的原因可分為兩類。在智能預警技術的發展下，經常會出現泄漏事故，主要分為自然原因和人為原因，自然原因可能是因為地層緣故，并且天氣的原因造成泄露事故。而對于人為原因，是因為在挖掘的過程中，經常會出現施工人員注意力不集中導致設備的脫落等事故，為了能夠有效解決這一現象，在挖掘前，應根據相關地形進行合理分析并制定相關的智能預警制度，或注意鉆前機具檢查，并在項目整個運行周期內定期檢查鉆井液泵壓力的變化。在石油鉆井的過程中，經常會使用各種各樣的設備，由于多種設備的組成，所以，在實際開挖的過程中，經常會出現設備老化磨損的問題，所以，相關人員在挖掘前應對設備進行檢查，設備的運行狀態以及參數進行對比后才能進行石油鉆井作業。相對而言，為了能夠有效預防工程事故的發生，設備的診斷技術可以在設備中安裝不同類型的傳感器，傳感器可以將所發生的事故以數據的形式發送給向控制中心反饋狀態參數。

3各種智能預警存在的問題

對于鉆井作業的智能預警，大誤差和小誤差理論有待進一步研究。支持向量機的學習性能首先取決于算法中關鍵參數的選擇。必須詳細檢查可變目標函數在鉆井過程中的適應性。灰色聚類鉆井安全評價模型應用良好，但由于快速鉆井事故預警模型的復雜性，有必要進一步研究GM模型的適應性和基線值。近年來，在獲取相關的運行參數后，如果發現故障時應及時進行解決，而智能預警系統還并不是特別完善，所以，在實際處理中，經常會出現預警系統不到位的情況，而經常會出現局部地層樣本獲取困難等問題，確定決策功能的困難等。因此，神經網絡在快速預警鉆井中的應用仍然有限。

4石油鉆井工程事故的有效防范

4.1對石油鉆井工程事故進行分析

在鉆井過程中，為了從實時監測、故障預防和設備故障三個方面進行識別，實時監測各種設備的運行情況，有效診斷設備故障是非常必要的。專家系統是基于人工智能技術的決策系統。除了人工智能，如大數據技術和數據庫技術，并且還要根據專家預警系統進行分析。在實際設備故障診斷中，如果僅僅靠參數進行分析，預算故障的來源的話，那么就無法針對實際的故障因素，為了能夠有效改善這一現狀，除了了解數據系統分析外，還應對石油鉆井工程事故進行有效分析，才能有效避免事故的發生。

4.2專家預警系統

隨著計算機技術的飛速發展，在石油等各行各業都開始了對智能控制的研究。專家警報系統是一種智能化的控制技術。在此基礎上，構建了一個完整的云數據庫。同時，本文還提出了一種基于智能推理的方法，它的主要作用是通過對專家的思想進行有效的仿真，把鉆探過程中的問題插入到數據庫中。利用該方法對鉆探事故的成因進行了長期評價，并提出了相應的對策。采用這種技術可以迅速、高效地解決鉆探問題，大大降低了事故帶來的損失。

4.3預警系統的實現

預警系統的實現是比較晚的，對于石油企業，大部分都是以人工進行采集數據，再進行反饋處理，所以，預警系統還比較落后，為了能夠有效處理周期長，事故等缺點，應對預警系統進行實現，并將計算機的信號處理取代為人工，進而才能有效提高石油鉆井作業的效率。

5結束語

綜合上述，隨著社會的快速發展，在石油鉆井工程中，經常會出現各種各樣的事故，導致人員傷亡的問題。為了能夠有效改善這種現象，應利用預警技術進行有效防范，才能有效實現企業的經濟利益以及挖掘的安全維護。

參考文獻

[1]趙志近.試述石油鉆井工程事故的預警技術[J].中文科技期刊數據庫（文摘版）工程技術2020（36）:226.

[2]王建彬.石油鉆井工程事故的預警技術研究[D].中國地質大學（北京）,2019（54）：67-98.

[3]李璐.石油鉆井過程井漏異常的預警技術研究[D].鄭州大學，2020（65）：76-89.

作者:陳建林 單位:中海油田服務股份有限公司鉆井事業部