[科普中國]-鉆井事故

分析與認(rèn)識

在鉆井施工中經(jīng)常會遇到鉆井井下事故，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)采取措施或處理不當(dāng)，就會影響正常鉆進(jìn)或者導(dǎo)致鉆井失敗，因此做好對鉆井事故的診斷工作具有重大的意義。文獻(xiàn)1介紹了模糊故障診斷的原理和模型，應(yīng)用于鉆井井下事故的診斷中，根據(jù)發(fā)生鉆井井下事故的井史資料，建立了5個(gè)常見的井下事故原因集合（鉆具斷落、卡鉆、嚴(yán)重井塌、井噴和鉆頭落井）和引起這些事故的14個(gè)征兆集合（轉(zhuǎn)盤扭矩正常、增大、減小，轉(zhuǎn)盤不能轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆具上升、下放遇阻，懸重正常、下降，泵壓上升、下降，泥漿量正常，泥漿返出量增大、減少、為零），利用二元對比排序法確定隸屬函數(shù)，從而確定模糊診斷矩陣。然后，將建立的模糊故障診斷模型應(yīng)用于出現(xiàn)井下事故征兆實(shí)例中，根據(jù)最大隸屬度的原則，確定出引起這些征兆的鉆井井下事故原因，分析結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際診斷的結(jié)果相符。

深井鉆井事故嚴(yán)重影響著鉆井時(shí)效和鉆井質(zhì)量，如何提高深井鉆井事故的預(yù)防和處理水平是當(dāng)前鉆井面臨的主要難題。文獻(xiàn)2對2013年中國石油深井鉆井事故進(jìn)行了分析與研究。鉆井事故主要發(fā)生在深井和超深井井段，事故類型包括卡鉆事故、鉆具事故、固井事故等。鉆井事故發(fā)生原因分為地質(zhì)因素、工程因素、管理因素和人為因素4個(gè)方面。針對事故發(fā)生原因，建議開展深部地層特征研究、加強(qiáng)工程技術(shù)審核、加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理以及加強(qiáng)員工技能培訓(xùn)，提高事故的預(yù)防和處理水平。事故井段地質(zhì)情況穩(wěn)定、井眼質(zhì)量好的，優(yōu)先選用打撈方式；事故井段地質(zhì)條件復(fù)雜，井眼質(zhì)量差，打撈無進(jìn)展的，要果斷放棄打撈，轉(zhuǎn)為側(cè)鉆方式。為了及時(shí)全面了解深井鉆井事故情況，建議建立深井鉆井事故數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鉆井事故數(shù)據(jù)管理的信息化和科學(xué)化。

渤中A3井鉆井作業(yè)情況復(fù)雜，發(fā)生2次嚴(yán)重井漏、5次卡鉆、2次鉆具落井事故。文獻(xiàn)3對A3井鉆井事故進(jìn)行了分析，采用鄰井對比手段，結(jié)合層位變化，從地質(zhì)因素、理化因素、工藝因素、鉆具因素等方面分析了A3井事故發(fā)生的原因。分析結(jié)果表明，測井資料匱乏導(dǎo)致對地層異常壓力認(rèn)識不清是事故發(fā)生的主要原因。針對此種高難度井，對后續(xù)鉆探中使用的測井手段、錄井項(xiàng)目、泥漿體系、鉆井程序等方面提出了新的認(rèn)識與建議。

預(yù)測診斷系統(tǒng)在鉆井到含烴地層中時(shí)，可能出現(xiàn)諸多問題。出現(xiàn)的問題可以視地層自身或井身質(zhì)量而定。在一些情況下，在存在于井身中的波動(dòng)與鉆井問題之間存在相關(guān)性。發(fā)明專利4用于計(jì)算井眼能量。說明性實(shí)施方案中的至少一些為包括以下步驟的方法：計(jì)算計(jì)劃的井身的預(yù)期井眼能量，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行所述計(jì)算；計(jì)算所述計(jì)劃的井身的預(yù)期迂曲度；計(jì)算指示沿所述計(jì)劃的井身鉆井的鉆井事故發(fā)生的概率的第一值，所述第一值基于所述預(yù)期井眼能量和所述預(yù)期迂曲度；和接著如果所述第一值指示所述鉆井事故的所述概率小于預(yù)定閾值，那么沿所述計(jì)劃的井身的至少第一部分對井眼鉆井。

石油鉆井中的事故診斷與處理既憑經(jīng)驗(yàn)又離不開相關(guān)知識,為此,文獻(xiàn)5將基于實(shí)例推理(CBR)和基于規(guī)則推理(RBR)兩種方法集成為一體,以更好地解決該類問題.介紹了CBR和RBR混合推理的鉆井事故診斷與處理專家系統(tǒng).該系統(tǒng)根據(jù)鉆井事故診斷與處理的特點(diǎn),將專家經(jīng)驗(yàn)采用產(chǎn)生式規(guī)則表示,并建立基于規(guī)則的知識庫;將實(shí)例采用規(guī)則、框架和過程的混合知識表達(dá)形式表示,并建立系統(tǒng)的實(shí)例庫.實(shí)例庫包括用RBR系統(tǒng)自動(dòng)生成的基本實(shí)例庫及無確定規(guī)則的特殊實(shí)例,在使用中還可不斷地增加新實(shí)例以提高系統(tǒng)判斷復(fù)雜事故的能力.該系統(tǒng)采用RBR確定事故類型,再利用CBR獲取事故處理措施.由于采用了混合推理,事故診斷快速可靠,自學(xué)習(xí)能力也得到了很大提高.

預(yù)防與處理鉆井是一項(xiàng)比較隱蔽的地下工程，其中存在的模糊性、隨機(jī)性和不確定性都是大量的，它是一項(xiàng)真正的高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)。鉆井的對象是地層巖石，其主要目標(biāo)是找水、找油、找氣等等。由近幾年的鉆井資料分析來看，在鉆井過程中處理鉆井事故的時(shí)間約占鉆井總時(shí)間的3%～8%。6由此可見，正確的處理因地質(zhì)因素產(chǎn)生的井下復(fù)雜情況，避免或減少因決策失誤或者處理不當(dāng)而造成的井下事故才是提高鉆井速度，降低鉆井成本的重要方法與途徑，也是鉆井工程技術(shù)人員的基本功和主要任務(wù)。

在使用鉆井進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，泥漿泵的使用對生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用，所以泥漿泵又被叫做鉆井的心臟。鉆井泵是鉆井行業(yè)的核心,鉆井不同情況的變化是由鉆壓的變化而來的,想更好地預(yù)防鉆井事故發(fā)生就要及時(shí)關(guān)注泵壓的變化,從鉆井安全管理抓起,保護(hù)好鉆井現(xiàn)場,排除不良因素對鉆井的影響,營造安全的鉆井工程環(huán)境.文獻(xiàn)7對鉆壓變化的各種原因情況進(jìn)行了分析,并提出了事故的預(yù)防措施.

應(yīng)急救援預(yù)案鉆井事故大都具有突發(fā)性強(qiáng)、復(fù)雜多變等特點(diǎn),為了提高油田企業(yè)應(yīng)對和防范鉆井事故風(fēng)險(xiǎn)和事故災(zāi)難的能力,最大限度的減少事故災(zāi)難造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,建立健全油田企業(yè)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急管理體系以及應(yīng)急救援預(yù)案的編制就顯得尤為重要.文獻(xiàn)8對鉆井事故災(zāi)難應(yīng)急救援預(yù)案的編制原則、體系框架及文件要素進(jìn)行了介紹,并進(jìn)一步詳細(xì)闡述了預(yù)案的編制步驟.