石油钻井工程事故预警技术浅议

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摘要：针对石油钻井过程中可能发生的各种事故，对国内外钻井过程中可能会发生的事故进行了调研总结，分析了事故原因，提出了相应的事故预警构建方法，为石油钻井工作的顺利开展提供依据。

关键词：石油钻井；工程事故；预警技术

在石油开采工程中，保障安全、防止事故是企业管理的核心内容，也是维护石油企业经济效益的重要措施。但是，由于地质原因和操作失误，在钻井过程中会发生井筒崩塌、井涌、井喷等事故。为了保证钻井顺利进行，同时为了保障现场人员的安全，引进警报技术，准确识别事故隐患，实现早期预防，降低石油钻井工程事故发生率，确保现场作业安全必须实现顺利的展开。

1石油钻井中的事故

1.1钻井作业中存在的不足

在进行钻井实施的过程中，经常会出现各种各样的问题，导致井底压力小于地层压力，地层流体在压差的作用下涌入井底，如果井涌无法得到的有效控制，继而造成井喷事故。在石油钻井中，经常会出现无法避免的事故，其中最主要的事故是由于钻井实施过程中相关信息掌握不足，导致一系列的问题，大多数问题都是由于钻井工作设计不合理引起。同时，前期地质信息掌握不准和人员操作不当将会给整改钻井作业带来一定的事故。在钻井施工时，常常会出现地层的异常高压，如果前期对地层压力预测不准，钻进过程中使用的泥浆比重无法满足要求。最常见的问题是溢流和井涌，在钻进过程中，当地层压力大于井底压力时，地层中的油、气、水将会进入井筒，造成溢流、井涌。如果溢流、井涌无法第一时间得到有效的控制，继而发生井喷事故，将会给整个钻井作业带来严重的损失。

1.2调查不充分导致的事故

在实际钻井实施中，经常会发生地层流体无法得到有效的控制而流入井底，从而造成一系列的事故，其中最常见的事故问题主要是因为前期调查不充分，对地层的压力无法准确判断，在钻进的过程中，如果突然遇到高压层，现有的泥浆密度和井口设施无法平衡地层压力时，就会造成溢流的现象发生。所以在钻进过程中，准确的掌握地层压力是相当重要，如果出现井筒液柱压力无法平衡地层压力时，应及时进行采取有效得当的措施，不然将会带来溢流、井涌、井喷等一系列复杂情况，给整个作业带来困难。在钻井作业中，经常会出发生井涌的现象，并且可能还携带了硫化氢有毒气体，如果在作业过程中，如果现场作业人员未提前采取有效的预防措施，不仅给井下带来严重的影响，还严重的危害到人员安全。

1.3坍塌事故

在实际钻井过程中，常常会出现坍塌事故。其中，坍塌事故的由来是因为在作业过程中，经常会出现可溶性以及矿物质，在岩地层中所产生的水平应力，如果不根据相关内容进行分析的话，地层的稳定性就会变差，这样不仅会导致预警效果做不好，并且还会造成非常大的坍塌事故，严重时还会危及到施工人员的生命安全。钻井过程中易堵塞水眼，导致正常钻井液润滑和冷却的效果大大降低，影响整个钻进效率。钻头在井底承担直接粉碎岩石的作用，所以在井底钻头的过程中，钻头的影响部分是最大的，在一定磨损后，破岩能力基本上会消失，所以钻头会出现跳跃的问题，如果部分返出岩屑还存在着较多铁细屑，表明钻头已达到使用寿命，应及时进行更换。

1.4密度不足造成的事故

在钻井过程中，经常会出现地层流体流入到井筒，这样不仅会造成钻井事故，并且还会严重威胁到施工人员的生命安全。在事故发生的前期现象不是很明显，也比较容易控制，但是发展到后期时，由于垂深越来越大以及密度不足，而造成井底压力远低于地层压力。所以在作业过程中，一定要在工艺和操作方面进行预防井底压力不足，如果不及时处理的话，会带来溢流、井涌、井喷和井喷失控等恶劣的后果。

2钻井过程中应采用合理的预警技术

2.1定期进行预警管理

随着社会的发展，之前在预警的过程中通常适宜手动评估快速钻探，主观判断是否发生了钻探事故或是在钻探过程中发生的。这不仅需要丰富的经验，而且需要强烈的责任感。然而，人类的能量和经验是有限的。在21世纪初。通过对钻井技术的创新，并且，随着社会的发展，在钻井技术人员创新的过程中，可以设定相关的预警设置进行判断事故，在钻劲现场的过程中，需要专家以及施工人员进行合理分析，如果出现问题，应及时进行解决[2]。

2.2各类智能预警技术不断涌现

鉴于整个钻井系统事故快速报警的复杂性，为了在钻井事故快速报警方面取得更令人满意的结果，许多科学家只对钻井事故进行了深入调查。石油钻井工程中钻具贯穿和泄漏事故的原因可分为两类。在智能预警技术的发展下，经常会出现泄漏事故，主要分为自然原因和人为原因，自然原因可能是因为地层缘故，并且天气的原因造成泄露事故。而对于人为原因，是因为在挖掘的过程中，经常会出现施工人员注意力不集中导致设备的脱落等事故，为了能够有效解决这一现象，在挖掘前，应根据相关地形进行合理分析并制定相关的智能预警制度，或注意钻前机具检查，并在项目整个运行周期内定期检查钻井液泵压力的变化。在石油钻井的过程中，经常会使用各种各样的设备，由于多种设备的组成，所以，在实际开挖的过程中，经常会出现设备老化磨损的问题，所以，相关人员在挖掘前应对设备进行检查，设备的运行状态以及参数进行对比后才能进行石油钻井作业。相对而言，为了能够有效预防工程事故的发生，设备的诊断技术可以在设备中安装不同类型的传感器，传感器可以将所发生的事故以数据的形式发送给向控制中心反馈状态参数。

3各种智能预警存在的问题

对于钻井作业的智能预警，大误差和小误差理论有待进一步研究。支持向量机的学习性能首先取决于算法中关键参数的选择。必须详细检查可变目标函数在钻井过程中的适应性。灰色聚类钻井安全评价模型应用良好，但由于快速钻井事故预警模型的复杂性，有必要进一步研究GM模型的适应性和基线值。近年来，在获取相关的运行参数后，如果发现故障时应及时进行解决，而智能预警系统还并不是特别完善，所以，在实际处理中，经常会出现预警系统不到位的情况，而经常会出现局部地层样本获取困难等问题，确定决策功能的困难等。因此，神经网络在快速预警钻井中的应用仍然有限。

4石油钻井工程事故的有效防范

4.1对石油钻井工程事故进行分析

在钻井过程中，为了从实时监测、故障预防和设备故障三个方面进行识别，实时监测各种设备的运行情况，有效诊断设备故障是非常必要的。专家系统是基于人工智能技术的决策系统。除了人工智能，如大数据技术和数据库技术，并且还要根据专家预警系统进行分析。在实际设备故障诊断中，如果仅仅靠参数进行分析，预算故障的来源的话，那么就无法针对实际的故障因素，为了能够有效改善这一现状，除了了解数据系统分析外，还应对石油钻井工程事故进行有效分析，才能有效避免事故的发生。

4.2专家预警系统

随着计算机技术的飞速发展，在石油等各行各业都开始了对智能控制的研究。专家警报系统是一种智能化的控制技术。在此基础上，构建了一个完整的云数据库。同时，本文还提出了一种基于智能推理的方法，它的主要作用是通过对专家的思想进行有效的仿真，把钻探过程中的问题插入到数据库中。利用该方法对钻探事故的成因进行了长期评价，并提出了相应的对策。采用这种技术可以迅速、高效地解决钻探问题，大大降低了事故带来的损失。

4.3预警系统的实现

预警系统的实现是比较晚的，对于石油企业，大部分都是以人工进行采集数据，再进行反馈处理，所以，预警系统还比较落后，为了能够有效处理周期长，事故等缺点，应对预警系统进行实现，并将计算机的信号处理取代为人工，进而才能有效提高石油钻井作业的效率。

5结束语

综合上述，随着社会的快速发展，在石油钻井工程中，经常会出现各种各样的事故，导致人员伤亡的问题。为了能够有效改善这种现象，应利用预警技术进行有效防范，才能有效实现企业的经济利益以及挖掘的安全维护。

参考文献

[1]赵志近.试述石油钻井工程事故的预警技术[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术2020（36）:226.

[2]王建彬.石油钻井工程事故的预警技术研究[D].中国地质大学（北京）,2019（54）：67-98.

[3]李璐.石油钻井过程井漏异常的预警技术研究[D].郑州大学，2020（65）：76-89.

作者:陈建林 单位:中海油田服务股份有限公司钻井事业部