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1、吐哈录井工程公司 二00八年八月,答辩人：胥东宏,综合录井技术 在现场工程监测方面的应用,绪论 1 综合录井仪 2 综合录井仪工程预报应用 3 数据采集及处理问题 4 认识与建议 致谢,目 录,绪 论,在钻井施工过程中，钻井工程事故是威胁钻井安全的最大隐患，也是影响勘探开发效益的重要因素。综合录井实现对钻井工程各项参数连续监测和量化分析判断，进而指导安全优化钻井。 目前大部分油田在使用综合录井仪方面，只注重综合录井在发现油气层方面的作用，而忽略了它的另一个重要作用，即在钻井工程方面的应用。导致综合录井资料没有得到甲方和协作方的高度重视和深入应用。 本文通过对现场工程异常预报、压力监测、有害气体
2、检测的实例进行叙述与总结，以说明综合录井对石油勘探开发现场的钻井安全方面所发挥的重要作用和贡献。介绍近期工程录井技术方面的新技术，并就怎样充分利用综合录井技术，预防钻井事故提出建议，以达到保障钻井施工安全、减少投入、提高勘探开发整体效益的目的。,1.1 国内外综合录井仪的发展,国际 70年代以前:第1代 面板式综合录井仪 80年代初期:第2代 脱机式综合录井仪 80年代中期:第3代 联机式综合录井仪TDC型 90年代: 第4代 ALS-2 2000年: 第5代 ALS-2.2,ADVANGTAGE 国内 70年代以前:第1代 半自动气测仪SQC-701 88年 XZL-864型（仿GERHAR
3、T） 92年 上 海 SK1Z01型(仿Geo5000) 99年 上 海 SK2000型 2004年 上海 SK-CMS,1.2系统构成,密 度 温 度 电导率 流 量 池体积 泵 冲,气测参数 硫化氢,大钩负荷 大钩高度 转盘转速 扭 矩 套 压 立 压,1.3综合录井参数,dc指数 sigma指数,2、综合录井仪在工程预报方面的应用,钻井参数异常预报 钻井液参数异常预报 地层异常压力监测 硫化氢气体监测,钻井工程事故包括钻井液循环系统的刺扣、刺泵、堵水眼、掉水眼；钻具的遇阻、遇卡、溜钻、断钻具、钻头掉牙轮等。,2.1钻井参数异常预报,2.1.1钻井参数异常的判断,钻井参数异常变化表,2.1
4、.2钻井液循环系统异常的检测和预报,对钻井液循环系统异常情况进行判断依据的参数是泵速、立压。正常情况下泵速和立压是成正比例关系。当泵速恒定时，如果循环系统发生刺漏，立压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“蹩泵”，发生立压陡升或是有立压趋势性升高的现象。,在M7井钻至井深2499.2m 泵压由190.3bar187.0bar 3#泵冲由65spm69spm 出口流量由2753L/min2844L/min。 及时通知井队 井队起钻检查钻具为钻具刺漏。,预报钻具刺漏,预报掉水眼,流量,泵压148bar,泵冲,泵冲,泵压87bar,在N101井深569.8 m 时 泵压：14
5、8 bar87 bar, 泵冲数：96 spm98 spm,流量：2040 L/min2144 L/min。现场操作员分析判断为钻具刺或掉水眼, 立即向井队做出预报, 井队起钻检查钻头时,发现一只水眼落入井中。,预报水眼堵,在LB1井，泵压由162bar209bar，当班操作员发现这一参数变化后，立即向井队司钻进行了预报，井队起钻证实水眼堵.,钻头使用情况预报,在正常情况下，钻头使用一定时间后，钻头趋于老化，无法继续承担钻进的任务。因为钻头牙齿的磨损，转动不灵活，导致扭矩值显示异常波动。及时准确捕捉钻头使用信息可以避免掉牙轮事故的发生。,卡钻的预报,在PB2-X1井钻至井深3874.15m ,
6、悬重由1021kN979kN，循环活动钻具,上提钻具悬重由1046kN1896kN,下放钻具悬重由1066kN500.3kN，其他参数无变化，即发生卡钻。,2.2 钻井液参数异常预报,钻井液参数异常变化表,、钻入裂缝、孔洞发育的碳酸盐岩地层或高孔隙度的碎屑岩地层，钻井液液柱压力大于地层压力。 、钻井液密度过高，井眼内液柱压力大于地层破裂压力将地层压裂造成井漏。 、下钻过程中，由于冲击压力或钻具破坏井壁泥饼造成井漏。 在钻进过程中，进行井漏检测和预报的依据是钻井液总体积、钻井液出口流量的变化情况；在起下钻过程中，监测井漏的依据是监测应灌入的钻井液体积数量和应返出的钻井液体积数量，判断井漏是否发生
7、。,2.2.1井漏的预报,在WS1井在井深3574.58m时，立压由14.4MPa12.1MPa, 总池体积由143.5m3134.9 m3。当班操作员向井队两次预报，井队立即采取堵漏措施，防止泥浆漏失。,井漏的预报实例1,井漏预报实例2,在HD15井钻至井深4360.82m时，总池体积由126.5120.6m3，出口流量由32%17%；至井深4361m停泵时，总池体积已下降至99.0m3，共漏失钻井液27.5m3，漏速66m3/h。,2.2.2井涌时的参数变化特征,井涌按照发现时间的早晚可以分为早期预报、临涌期预报、上返期预报和井口发现四个阶段。 临涌期预报是捕捉井涌预兆，在发生井涌前发出预
8、报。如气体检测单根峰增大、气测基值升高、后效气升高、停泵气显示。 上返期预报是在地层流体涌入井眼时以及在上返过程中，及时发现井涌信息进行的预报。在这一阶段有立压小幅度下降、出口流量增加、总体积增加等较为明显的特征。,L3井下钻至井深3286m, 泥浆池体积由99.8m3到111.4m3,出口密度由1.251.10,电导率由41120,气测全烃由0.80%19.3%,同时spp曲线出现跳跃起伏现象,预示井底压力不稳,表明地层有流体涌入井眼,操作员马上通知井队, 井队立即组织人员做好了关井准备,后来果然发生井涌。,总池体积,预报井涌实例1,在L10井钻至井深4745.49m，钻时由4745m的67
9、min/m4745.49m的8.3min/0.49m， 全烃在30秒内达到饱和, C1：0.04%69.4%, C2：0.0058%12.0%, C3：0.0093%13.858%, iC4：01.97%,nC4：03.096%, iC5：00.7712%,nC5：00.8336%, 总池体积上升2.5m3。 立即通知井队，井队立即采取钻井液加重措施，避免了井喷事故的发生。,井涌预报实例2,三、异常压力监测,异常地层压力是指在任何深度的地层压力值偏离正常静水压力值的现象。在油气田勘探开发中钻遇的异常超压常常导致井涌、井喷、井垮、卡钻等多种钻井工程事故的发生，进行地层压力检测的目的就是采用合适的
10、钻井液密度，平衡地层流体压力。过低的钻井液密度会因地层流体压力得不到控制而发生井涌、井喷事故。,表2-3 异常压力参数变化,异常压力监测实例,X5井在井段24402513m综合录井的dc指数地层压力检测系统能够设置稳定的dc指数正常趋势线（dcn）。在3885m左右，dc指数曲线突然下降，由1.02下降为0.88，偏离正常趋势线，该处可能有异常压力存在，地层压力梯度为1.14MPa/100m左右。随井深的增加，dc指数继续偏离正常趋势线，从压力录井图上可以看出，dc指数随井深的增加而减小，地层压力随井深的增加而增大，地层压力梯度为1.14MPa/100m1.27MPa/100m,属压力异常过渡
11、带。自井深3940m地层压力进一步增大，地层压力梯度为1.27 MPa/100m1.96MPa/100m,属异常高压地层。从压力录井图上可以看出，在井深4493.00m处地层压力梯度出现一个台阶，说明该层段为异常高压地层。,2.4硫化氢气体检测,硫化氢是高压深井碳酸盐岩地层中常见的流体，对人员健康有极大的伤害，对钻井设备有很大破坏作用。 2008年3月22日，02:10在M32井始钻进至井深1497.30时钻井液中检测H2S为2ppm，02：13时H2S为14ppm，02：21时H2S为51ppm，02：29时H2S为69ppm；井队加烧碱0.2T，碳酸锌0.8T，加大泥浆密度。排除了险情，保
12、障井场人员和钻井设备安全,图2-12 M32井硫化氢检测曲线,2.5钻具振动分析系统应用,采集软件以10HZ的频率采集四类参数：泵压、大钩负荷、转盘转速及扭矩并将其传至分析监测软件。分析软件使用快速傅立叶变换对扭矩信号进行频率分析，分析的结果以能谱图的方式实时检测转矩信号的正弦变化并用能谱图和均方根表显示出来，使得操作人员对扭矩变化一目了然。 实现卡钻的监测、钻头磨损的监测和对钻具谐振和钻具偏转现象的识别，从而能及时调整钻井参数，减少钻具故障，优化钻井过程，提高钻井效率。,3 数据采集及处理问题,传感器信号,数据接口,RTG,RTM,TDX,SVX,数据连接面板,DLP,打印机实时资料,成果资
13、料,打印机,3.1 综合录井数据采集与处理,3.2 综合录井现场异常预报规范,、钻时突然增大或减小，或呈趋势性减小或增大； 、钻压大幅度波动或突然增大100kN以上，钻压突然减小并伴有井深跳进； 、大钩载荷突然增大或减小（考虑了钻压的影响）100200kN； 、转盘扭矩呈趋势性增大1020，或突然减小甚至不转； 、转盘转速无规则大幅度波动，或突然减小甚至不转； 、立管压力逐渐减小0.51MPa，或突然增大或减小2MPa以上； 、钻井液总体积变化量（包括起下钻相对变化量）超过1m3以上； 、钻井液出口密度减小0.04g/cm3以上； 、钻井液出口温度突然增大或减小，或出、入口溢度差逐渐增大； 、
14、钻井液出口电阻率（电导率）突然增大或减小； 、钻井液出口排量大于或小于入口排量10以上，时间超过10min； 、气体全量高于背景值2倍以上，且绝对值大于0.2； 、二氧化碳含量增大； 、硫化氢含量超过5ml/m3； 、钻井成本呈增大趋势； 、dc指数或sigma值呈趋势性减小； 、泥（页）岩密度呈下降趋势； 、碳酸盐含量明显变化； 、岩性明显改变或岩屑中有金属微粒； 、岩屑照射有荧光显示。,4 认识与建议,总之，综合录井仪在工程监测、预报工程异常、预防钻井事故和保证钻井安全方面起到了至关重要的作用，保证了现场钻井工作的正常高效运行。降低了钻井成本，降低了勘探开发成本，提高了勘探开发效益。,4.
15、1目前现场应用中存在的问题：,、由于录井人员的知识结构及专业面的影响，预报的质量有待提高。 、部分工程人员对工程录井的作用认识不足，影响工程录井的应用效果。 、缺乏有效的工程预测与现场应用的控制机制。 、工程录井资料的后期分析和应用不足。,4.2 建 议,、用技术创新和成熟技术推广应用促进工程录井技术发展 a、引进工程异常预报智能专家系统； b、扭矩频谱分析，找出扭矩振动特征与事故的关系； c、井涌量变化趋势分析，提供更为科学的预报； d、井况分析； e、水力学分析参数等工程辅助应用； 、加强录井人员工程知识培训，工程人员的录井工程知识的培训，相互交流，相互促进，保证井下安全，提高钻探速度； 、建立有效的工程预测与现场应用的控制机制 、建立起工程录井的事前预测、随钻监测、事后评估机制 事前预测：利用区域邻井钻井泥浆使用、破裂压力、工程施中出现的异常情况；利用测井声波、密度及DSI资料，录井的岩性、气测、及压力监测建立起三压力剖面（孔隙压力、坍塌压力、破裂压力剖面）。 随钻监测：做好压力监测及时修正压力剖面，加强工程参数的异常监测，提出分析，制定措施，确保施工安全。 事后评估：对各项预报进行验证、评价总结。 、加强工程服务管理体制和制度建设，制定和完善系统的工程作业技术规范。 将工程录井资料采集与评价工作标准化、规范化，从制度上来控制和管理好工程录井及资料应用，充分利用工程录井资料
