石油钻井工程事故预警技术的实现

石油钻井工程事故预警技术的实现

孙庭卓

中国石化华北油气分公司采油一厂  甘肃 庆阳 457000

摘要：众所周知，石油钻井工程事故的成因往往是由地质问题、施工操作、技术设备、钻井技术等方面构成。对此，必须要落实科学有效的石油钻井工程故障预警技术。只有这样才能对工程的事故问题进行有机的预警，才能降低工程故障出现的概率，并落实及时的故障处置，进而切实保证石油钻井工程的安全性以及稳定性。

关键词：石油钻井工程；事故预警技术

1 智能预警技术

对于石油钻井工程设备的故障检查而言，首先需要对设备的状态进行检测，并且在检测之后还需要给以分析诊断和治理预防，以下具体介绍。设备状态检查指的是对于石油钻井工程运作中的设备运行状态进行常规检测，通过检测传感器将设备的运行情况参数进行采集，并且在避免参数影响的基础上，对石油钻井工程的设备其主要运行参数特征进行检查。分析诊断指的是在传感器获得设备的运行相关参数之后，把相关运行参数进行对比分析。诊断其是否和故障参数有趋同的趋势，进而对趋同故障的发生部位以及原因进行逐一排查，为下一步的预防治理提供基础参考数据。治理预防是在参数收集和分析之后，对出现的事故，或者趋于发生的事故给以预防和治理，进而保证设备正常运行。现阶段传统的经典数学模型已经难以对现今的石油钻井工程事故进行描述诊断，因此目前广泛使用的是模糊理论以及推理来解决相关故障和问题。钻井工程的事故问题往往与工程设备具有密切的关系，对此，就可以通过对设备运行的状态进行监控，达到事故预警的实际效果。要想对设备的故障问题进行诊断，就是要落实在状态监控、治理预防、分析诊断三个重要方面。对此，首先可以应用传感器对设备的正常工作状态进行实时的动态监控，并对其运行过程中的各项参数数据进行有机的记录。在这一基础上，就可以以正常数据参数作为对比样本，利用对比分析的方式对故障的位置进行分析诊断。如此，就可以及时的发现故障问题，并定位故障的位置，落实科学、迅速的解决处置办法。这一技术的应用，对于故障问题的预防具有一定的积极意义。

1.1单一某钻井事故的预警研究

鉴于整个钻井系统的事故预警较为复杂，或者很多学者为了更好地在某一种钻井事故的预警上取得更满意的效果，仅对上述钻井事故中的某一事故进行了充分研究。在井涌事故预警方面 ：孙合辉等基于录井参数应用贝叶斯公式进行了井涌的研究，张正等也应用贝叶斯公式进行了有关井涌的研究。井涌预警的贝叶斯模型兼容现场设备好，预警效率高误警率

低，还有待进一步完善。还有学者基于模糊专家系统对钻井溢流进行了预警研究，其智能预警实现准确、快速，应用较好，可以满足现场的需求。在井漏事故预警方面 ：刘彪等应用支持向量机 SVM 的 SVR 支持向量回归算法建立了预测井漏的预警模型，实现了对钻井井漏的定性和定量预测，其精度高预测效果较好。也有学者借助人工神经网络开发了多个神经网络融合技术的井漏预警模型，对井漏的预测成功率很好，对井漏的严重程度也给出了预测。还有学者借助核主元分析理论，针对井漏数据，建立了多个井漏预警的核主元分析模型，实现了对井漏的灵敏判断。在卡钻事故预警方面 ：朱丹等建立了基于 BP 神经网络的卡钻预测模型，通过对模型的训练得到了合适的卡钻预测模型，预算误差可以接受。还有些学者提出了一种基于时间序列研究钻井卡钻预测方法，并通过现场数据数值模拟的仿真对比，可以实现对钻井卡钻的提前预警。

1.2多种钻井事故的综合预警研究

石油钻井过程十分复杂，在打钻形成井眼的过程中可能出现多种钻井事故，很多学者和技术人员针对钻井系统综合地进行了钻井事故的预警研究。张正选等将模糊理论、专家系统应用在钻井事故预警系统之中，构建了事故模型知识库，具备一定的灵活性和适应性，预测结果显示较为理想，为钻井事故预测奠定了基础。也有学者进行了基于向量机 SVM 技术建立了钻井事故预测模型，该方法具有使用少量样本实现高效准确的性能，特别是针对钻井事故的非线性复杂问题。还有一些学者应用研究小样本和不确定信息的灰色聚类原理，对钻井作业安全问题进行了评价和预测，取得了一些成果。

2 专家预警系统

智能化模糊诊断专家系统其定义，指的是在运用智能计算机网络程序的基础上，可以对人类提前运送命令来对于专家固有推断能力进行模仿，并且可根据命令来对实际问题和故障进行解决。因此在石油钻井工程上专家系统具有灵活性、启发性以及透明性等诸多的优点。就现阶段而言，专家系统在技术层面上的设计，主要由人机界面、知识库、推理机、综合数据库以及解释器五部分组成。就目前而言，专家系统其在预警技术原理上，是利用解释器向工作人员提出问题，问题一为专家系统为何要向技术人员提出故障问题，其二为计算机技术怎样得到最正确的结论。故此对于钻井工程而言，其在事故预警处理技术上，不但属于计算机技术对人类故障问题解决的一种供给，同时也是人类专家对于系统知识的输送。在石油钻井工程事故预警上，其工作环境十分恶劣，同时其花费的时间也很长，故此对于事故预警工作人员而言，其担负着很大的挑战，如果只是以参数检查或者人工经验是不能完成这个工程的。但是就专家系统而言，因为不会在精力和人力上受到限制，因此只要在计算机网络技术上符合相关要求，可以高标准连续进行工作所谓的专家预警系统，就是利用现代智能计算机网络运行程序，通过云数据库所存储的知识信息以及算法对专家的技术思维以及推断能力进行模仿，以此根据用户所输入的实际状况进行故障的分析，并给出相应的解决方案。这一预警技术，具有突出的灵活性、启发性、公开性特点。对于这一预警技术系统的设计，主要落实在六个系统方面，也就是知识数据库、人机界面、方法库、推理机、解释器、综合数据库。应用这一预警技术，就可以通过对钻井工程之中的各项参数进行输入，利用专家系统对故障进行分析，并在出现相应问题的时候，给出有机的解决方法。可以说，这一技术在对故障的成因进行判断，并落实有效事故解决办法的方面具有非常大的优势作用。

3 石油钻井事故预警系统的实现方式

首先，应该对钻井工程的事故问题进行细化分析，明确各监控对象与相应行为之间的关系，在这一基础上，可以形成一套完整的、可靠的、稳定的参数与事故之间的关系定义。如此，就能够形成钻井事故的综合数据库。并且，应该对事故的表现形式进行分类，一次对事故的模型类库进行有效的设计。构建模型类库之后，就可以根据工程之中各项参数的变化对工程的事故问题进行有机的监控以及预警。同时，应该构建一种静态状态与动态状态之间的关系形式，进而形成一个健全的系统整体。

4石油钻井工程事故预警系统模型的创建

预警技术在石油钻井工程上的应用，需要建立一个确切的预警系统，首先就需要建立一个预警模式类库，从事故对象的分析到技术应用设计，制造出一个逐渐细分化、扩散的步骤，进而精准的对事故进行预警，以下具体进行分析。首先需要细分对象。具体而言就是对系统中预警对象之间的相关行为和交互作用进行细分化，进而形成一套完整、明确、稳定的细分模型。然后在参数和事故问题的相互关系之下，将已经出现的事故进行参数分析，并且建立起确切的关联，对于参数的可用性进行确定。认定类型。在细分对象之后就需要对参数的类型给以认定。在预计技术的模型之上，需要根据具体的工作部位、种类进行划分。例如可以将井涌、溢流、井喷、油浸或者气浸现象给以划分到溢流类型之上。在依据确切类库进行事故的分类划分之后，还需要对确切的类型进行实例化和重用。在具体进行预警模型建立之前首先需要在以前的事故经验之上，对事故的参数变化情况进行详细的分析，进行根据分析结果判断事故的特殊性和标志性，再将这些标志参数和事故发生的参数行为、部件等属性进行联系分析。对于已经出现过的石油钻井工程事故案例，需要做到详细备案，对事故发生时以及发生后的油井参数以及设备参数等数据进行细致分析，归纳其特点，并且找到其中的关联点，在具体的关联关系上有继承、包含、创建等关系。在建立了具体的静态关系对应体系之后，就可以形成一套完整的预警系统模型。

参考文献：

[1]赵志明.石油钻井工程事故预警研究进展[J].化工设计通讯,2021,47(04):180-181.