叶良勇

[摘 要]本文针对钻井和油气资源勘探开发中经常出现的溢流问题，结合综合录井仪的软硬件系统应用，通过对溢流机理和发生条件分析，对建设溢流模型、通过综合录井仪应用进行溢流模拟测试系统的研究与设计工作进行了探究。

[关键词]综合录井仪；溢流机理；模拟测试系统

中图分类号：TE927.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0105-01

综合录井仪可以通过多种钻井参数的收集分析，根据参数变化情况进行钻井情况监测，及时发现溢流等潜在危险，提前采取应对措施，降低溢流事故发生的概率。因此，有必要结合当前录井仪的软硬件系统，打造溢流模拟测试系统，对溢流监测分析提供借鉴。

1 溢流产生机理及条件

钻井中很容易出现井壁周边流体进入井眼内的状况，一般在地层压力比井底压力大和地层渗透性较强的情况下会发生溢流。其中，地层渗透状况是地质开发因素，人为可控性较低，引发溢流主要是压力因素，特别是在起钻中钻井液灌入不充分，造成抽吸压力过大引发地层压力异常和井壁漏失。

引发溢流的原因，一是起钻操作不当。主要是起钻中没有充分灌入钻井液，钻柱起出后降低了井眼内的液面和静液压力，在地层压力过高超过井底压力后，就会产生溢流。起钻中抽吸力过大也会引发溢流。二是钻井液漏失问题。钻井液配制不当造成密度过高，或是下钻压力激动过大，在超过地层破裂压力后就产生漏失问题，漏失后井眼内的液柱高度和静液压力降低，达到一定程度就会引发溢流。三是钻井液密度下降。钻井中为了提升钻速等会要求较低的钻井液密度，而应用中油气水等混入钻井液也会进一步降低其密度，会引发溢流。四是其他因素。钻遇压力异常地层，或途中测试控制不当、含气砂层钻速过快等都会引发溢流。

2 综合录井仪溢流模拟测试系统研究设计

2.1 综合录井仪溢流模拟测试系统总体设计

综合录井仪可以实时采集泵冲、出口流量等信息，但因为异常状况出现概率较低，所以单纯依靠历史数据难以准确预判溢流发生，所以要构建溢流模拟测试系统，通过综合录井仪软硬件系统兼容调试，以及溢流预警软件研究，形成完整的溢流模拟测试系统。其总体工作结构图如图1所示。

该系统设计可实现如下功能：一是测试待调试录井仪的软件系统。进行录井仪软件系统调试，确保相互兼容。二是模拟测试溢流预警软件系统。可通过多个相关参数云模型数据源生成定性描述，通过模拟器将井场传感器信号转换为模拟信号，进行随机多路径测试。但实施中有如下难点：不同预警软件对模型构建和测试参数关注点不一致，对溢流模型之外因素引发溢流无法准确预测，所以要构建区块尽量多的溢流模型，确保实现溢流因素全覆盖。

本文以具备如下性能的综合录井仪模拟器为例进行分析：16路4-20mA模拟信号、和4路高电压脉冲信号以、1路双向脉冲信号，在该标准下可实现如表1所示的模拟输出技术指标。可通过模拟器对信号输出后提取历史数据进行标定分析，通过数据转换为十六进制后输出打包，在完成上位机处理后，在下位机进行解析，再转换为模拟器对应信号解读。

2.2 综合录井仪溢流模拟测试系统具体设计

在钻井溢流时，相关传感器采集参数都会异常，可通过溢流数据采集后构建模型形成溢流实例，利用云模型方式实现定量展示，获取基于时间序列的信号数据源，具体可通过多路径随机测试进行溢流预警测试，通过遗传算法进行预警功能补充。出现溢流的录井异常相关数据有：入口流量不变、出口流量间歇性变化、钻井液体积增加且密度减少、出现有毒有害气体。根据常规异常数据，可以构建如表2所示的溢流模型。

上述溢流实例只是根据溢流机理和实际发生数据设定的，具体还要配套溢流预警软件进行补充，通过在模型分析时利用交互接口进行设定因素随意组合，确保可以便捷的进行各种溢流情況分析。溢流软件系统测试流程如图2所示。其中，测试时间确立可根据突发性事件、慢发性事件分别选取不同时间作为模拟时间长度；生成数据可根据表2所示各情况分类进行因素设计，在选定类型后分类分析，具体可根据常见溢流事故情况按需添加测试前置条件；测试方法中，多路径随机测试是通过多种模型对比和切换，确定溢流类型，而遗传算法是通过启发式搜索计算，在溢流模型数据库中输入适当函数值，通过算子以及交叉和变异算子选定，控制相关参数进行的分析；通过前述软件分析，确定是否存在溢流风险，以及具体属于何种因素溢流，从而有的放矢的采取措施予以应对和预防。

3 结论

综上所述，钻井开发中溢流事故会造成严重危害，通过综合录井仪相关数据分析，在构建溢流模型基础上进行数据测试，能提前预判溢流风险和类型，有利于提前应对，提升钻井安全性。

参考文献

[1] 王保志.简论综合录井仪的应用[J].科技风，2013（12）.

[2] 胥东宏，赵元成.综合录井仪在现场工程监测方面的应用[J].吐哈油气，2008（01）.