综合录井在钻井实时监控中的应用

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综合录井在钻井实时监控中的应用

作者：张海龙

来源：《科学与技术》2014年第06期

摘要：本文详细介绍利用综合录井计算机实时联机系统在钻井过程中地层压力、钻头工

况和钻井事故实时监控的方法，并给出了有关计算模型和步骤。该方法可以及时、准确地预

报可能发生的井下复杂情况和钻井事故，对快速、安全钻井具有十分重要意义。

主题词：录井曲线；录井仪；实时监视；地层压力；钻头指标；钻井事故

近几年随着综合录井设备和技术的不断发展，已突破传统地质录井的观念，正逐步拓宽服务范围。实践中，人们也逐渐认识到了综合录井对钻井工程的重要作用。在复杂层段和新

探区，凭经验打井往往事故不断，造成资金和时间的巨大浪费。而综合录井提供了丰富的地层信息和钻井工程信息，不仅可对钻井工况及有关参数进行实时监控，而且可及时预报可能出现的复杂情况和钻井事故，从而为钻井工程技术人员的现场决策提供了可靠的实时资料。

综合录井技术在钻井工程中显示出巨大的经济效益，是科学钻井的重要标志。

1 钻头工况的实时监控

实时预测钻头在井底工作时牙齿和轴承的磨损情况，可以确定合理的起钻时间，防止钻头事故的发生。传统的钻头磨损计算方法建立在理论模型基础之上，但由于理论模型不确定

系数多，加之地层因素的不确定性和钻头损坏的偶然性，使得理论模型很难在现场应用。国外利用随钻测量（MWD）的井下钻压和扭矩来判断钻头的磨损状况。现场实践表明，地面钻压和地面扭矩的变化仍可较好地反映钻头的磨损情况。钻头轴承磨损后，牙轮与轴承间产生

晃动，在地面上表现为扭矩的增大和波幅的增加。轴承严重磨损或牙轮卡死时，扭矩波动幅度较大，钻柱产生蹩跳现象。通过监控扭矩、扭矩增量和波幅值可确定轴承的磨损情况，出

现扭矩异常时进行报警提示。当钻头牙齿脱落时，扭矩会产生不连续的波动，但其波动幅度小于牙轮损坏时的波动幅度。钻头泥包时，正常钻压下钻头几乎无进尺，扭矩有时增大但表现平稳。较小的扭矩波动是钻头破碎岩石时所产生的正常现象，而且不同岩性的地层中产生

的波动可能有所不同。采用计算机自动识别时的计算模型和步骤如下：

1.1 平均扭矩的计算

可以利用滚动平均方法确定某时间间隔内的平均扭矩：Me=Σm+ N - 1k = mM k+ M tN （1）；式中， Me 为平均扭矩； Mk 为当前点以前测点扭矩； Mt 为当前测点扭矩； N 为滚动点数； m 为计算平均扭矩的起始点。所采用的滚动点数与采样频率有关。实际应用时，应使Me既能及时反映出扭矩的变化趋势，又不至于出现因滚动点数太

少而产生频繁波动。