工程录井技术在钻井工程事故监测和预报中的作用

工程录井技术在钻井工程事故监测和预报中的作用

钻井事故发生的可能性时刻伴随着钻井作业的整个过程，因而它是影响钻井安全的主要因素。钻井技术诞生以来，从事钻井技术的专家们和现场的工程技术人员就不断摸索和探讨着避免和减少钻井事故的各种方法，也积累了不少成功的经验。但因这些方法和经验大多靠人的感觉和指重表、泵压表的显示进行定性判断，因而及时性和准确度都不高，更谈不上对钻井事故的监测和预报。随着科学技术的发展，综合录井仪逐步发展起来，它是应用于随钻录井的一门技术，使钻井作业的全过程处于仪器的全天候监控之中，实现了对钻井事故的连续监测和量化的分析判断，后期的被动发现到先期的主动预报。它在油气检测、油气层评价、优化钻井、保护油气层和做为甲方赋予的部分监督职能等方面都起着重要的作用，特别是在监测和预报钻井事故，保证钻井安全方面起到了钻井“眼睛”的作用。因为它具有以下几个方面的显著特点：

实时性：通过自动监控手段，将钻井施工中各参数变化以及设备动态情况真实、实时的显示出来，达到直观的效果。

及时性：根据各项录井参数的变化，能够及时发现异常，分析异常，并及时提供解决方法及下步施工意见。

准确性：综合录井仪的测量探头具有较高的测量精度，各项参数的细微变化均能真实反映出来，因此能准确的测量出参数的变化情况。

指导性：综合录井所录取的资料可以作为同一地区其它井施工中重要的参考依据，具有广泛的指导作用。

一：综合录井仪检测的主要钻井工程参数

各类综合录井仪，虽然配备不同，但它在钻井工程方面有以下几项主要功能：

１、流量检测

流量检测分进口流量检测和出口流量检测。

进口流量检测器，我公司的综合录井仪部分配置电磁流量传感器，该传感器具有不受被测钻井液温度、粘度、密度（包括固相含量）、压力等物理参数变化的影响。测量范围大，精度高，仪器可靠性较好等优点。特别是该流量计被安装在泥浆泵出口与高压力管之间的钻台下面，能够检测出泵的工作情况和真实的进口排量。这与依据泵冲数计算排量相比，避免了因泵的缸套、凡尔被刺引起的高冲数而不知入井的真实排量是多少的弊端，为判断井下钻具的工作情况提供了可靠的依据。

出口流量检测一般采用靶式流量计，该仪器能定性的测量出口流量的相对变化。在初始阶段，将靶式流量计的值调校值与进口流量值相等，通过观察靶式流量计的流量的相对变化，即可确定井下钻井液的返出情况。

２、泵压检测

泵压检测器为适应钻井工程恶劣的工作环境，在元件上安置了钻井液压力缓冲器，可稳定由于泵上水不好造成的压力检测值波动。采用了低功耗、抗干扰能力强、可靠性高的CMOS规模集成电路，它能快速地显示泵压（立管压力）大小，具有自检、置入、测试等功能。

３、盘扭矩检测

在钻井过程中，实时地反映钻机的转盘扭矩，数据实时显示，具有模拟输出和数据输出功能，能适时对超限扭矩进行报警和报警信号输出。

４、转盘转速

能实时记录和显示转盘转速的变化，便于观测优选钻井参数对应效果。

５、大钩负荷检测

用于实时检测大钩负荷和钻压的变化，并能及时进行负荷超限及溜钻报警。

６、井深／钻时检测

能对井深及钻时自动测量，并配置有多种采样方式及采样间隔，适宜在不同的地质条件下录井。

７、钻井液密度检测

能实时连续地检测入出口钻井液密度的变化情况。

８、钻井液体积检测

通过对地面钻井液体积变化的测量，实时观测参与循环的钻井液增减变量，便于判断井漏、井涌或跑冒钻井液等情况。

二、钻井参数的预报与检测

综合录井仪连续监测和记录的钻井参数包括：大钩负荷、钻压、立管压力、泵冲、转盘转速、转盘扭矩、流量、钻时、钻井成本等。

钻井工程事故包括钻井液循环系统的刺漏、刺泵、堵塞、掉水眼；钻具的遇阻、遇卡、溜钻、断钻具、钻头掉牙轮等。

１、钻井参数异常的判断

综合录井仪所检测的参数异常变化与工程事故有着直接或间接的关系，它是进行工程异常预报的依据（表１）。

表１钻井工程参数异常变化

２、钻井液循环系统异常的监测与预报

钻井液循环系统的异常有钻具的刺漏、地面刺泵或高压管线刺漏、掉水眼、堵水眼等几种情况，能够直接反映循环系统异常的参数是立管压力。在大排量、高泵压、高压喷射钻井以及钻井液含砂量过高时，易于发生循环系统刺漏事故。如果这种异常不及时处理，有可能逐渐加剧而造成断钻具的大事故。掉水眼和堵水眼均会导致钻井施工无法继续进

行的后果，影响钻井时效。

对钻井液循环系统的异常情况进行判断依据的参数是泵速、立管压力。正常情况下泵速和立管压力是成正比关系。当泵速恒定时，如果循环系统发生刺漏，立管压力会呈现趋势性的下降，流量有可能上升；遇到堵水眼的情况，会出现“鳖泵”，发生立管压力陡升或是趋势性升高的现象。

３、钻具重量系统异常的监测与预报

钻具重量系统的异常包括钻具遇阻、遇卡、溜钻、断裂等情况。反映钻具重量系统异常的参数有大钩负荷、钻压、扭矩等。

当起下钻遇阻、卡时，大钩负荷增大或减小，此时钻具旋转困难，扭矩值增大，开泵立压较高。阻卡现象发生在钻头部位的较多，但当其它参数组合不妥当时，钻具其他部位也会发生阻卡，如压差式卡钻等。

溜钻或顿钻时大钩负荷陡降，钻压陡升，大钩高度陡降，出现快钻时放空的假象，扭矩陡升，立压上升，如果处理不及时，会导致严重后果。

断钻具时大钩负荷下降，下降幅度视落井钻具多少而异。在发生断钻具前多有预兆，如立压下降，扭矩摆动等，及时把握异常信息是成功避免钻具断裂的关健，如果钻具因疲劳等原因发生突然断裂，则无法及时提出预告，但可以及时发现、处理。

４、快钻时、放空的监测和预报

在砂泥岩剖面中钻达储层或盐层时出现钻时加快现象，在碳酸盐岩剖面中钻达缝洞发育的储层段时，会发生放空，出现钻时加快现象。录井参数表现为大钩负荷值、钻压值、扭矩均有较大幅度的摆动，泵压也会有波动。在经过一个迟