网络时代计算机在钻井中的应用

摘要：计算机在钻井现场可以有效地帮助钻井工程技术人员准确、及时地去处理各种与钻井有关的数据，对于当前的钻井施工能够进行有效的指导，产生巨大作用。在网络时代下，计算机在钻井中的应用得到了更大的发展。本文结合笔者的实际工作经验，就网络时代计算机在钻井中的应用进行了深入的探讨，提出了自己的建议和看法，具有一定的参考价值。

关键词：网络时代；计算机；钻井；应用

中图分类号：TE928 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 08-0000-02

一、前言

随着计算机应用的日益加快，计算机在各个领域中的应用变得越来越广泛。自从计算机技术应用在钻井生产以来，目前已经在钻井管理和生产中发挥着巨大的作用，得到了较为普遍的应用。计算机在钻井现场可以有效地帮助钻井工程技术人员准确、及时地去处理各种与钻井有关的数据，这些数据信息通过计算机能够实时地反映出来，同时能够在最短的时间内把这些实时的数据反馈到实际的钻井生产过程中，对于当前的钻井施工能够进行有效的指导，产生巨大作用。在网络时代下，计算机在钻井中的应用得到了更大的发展，本文就此进行探讨。

二、结合优化钻井技术，研制开发各类钻井软件

随着网络时代的到来，计算机在钻井中的应用更加迅速，与此同时，钻井技术也在快速地发展，在这种情况下，就应该结合优化钻井技术(诸如：优选水力参数、钻头型号、钻头使用时间、钻井机械参数、钻井基础数据；优化测井资料、平衡压力钻井、地层压力预检测、岩石可钻性求取之类)来研发一系列与钻井有关的软件，诸如测井资料工程分析处理系统、现场钻井录井实时分析系统、泥浆设计专家系统、钻井工程计算机辅助设计系统等。通过这些软件的广泛应用能够提高工作效率，将钻井设计周期大幅度缩短，让钻井工程师从过去那种繁琐的文字编辑、绘图、设计计算、数据处理等工作中解脱出来，真正意义上地实现了钻井工程设计计算机化。例如某钻井公司建立了“钻井院消防管理系统”网络化应用软件，实现了消防管理的网络化和现代化，提高了消防管理工作效率。在“钻井院消防管理系统”上，显示了全公司所有钻井平台和建筑物的平面分布图，只要鼠标一点，每个建筑物的使用单位、主管消防的领导和消防管理人员、每个建筑物消防器材基本信息都一目了然。他们责任到人，分工明确，形成了领导层层抓、基层专兼职安全员具体抓的消防工作格局，确保消防工作落到实处。

三、利用网络技术实现钻井信息化采集传输

鼠标轻点，数据尽显。坐在计算机前，就能把整个井上井下的生产情况、相关数据看得一清二楚，并伴随有实钻声音，这就是信息化采集传输系统给钻井施工带来的直观和便捷。近日，这一钻井网上实时数据、语音与图像传输技术，在渤海钻探工程有限公司第二钻井公司40683钻井队施工的文安11井实现。

为提高钻井的信息化程度，实现资源共享、提高办公效率，从2011年6月初开始，第二钻井公司在40683钻井队开展了井场信息化试点工作。该公司技术人员与地质录井公司项目负责人对施工现场进行了详细的勘察，根据钻井队现场需求制定了详细的施工计划，于7月下旬顺利安装了钻井数据采集系统并调试成功。同时，为确保采集的数据及时传送回基地，该公司在基地安装了卫星接收传输设备，还在40683钻井队成功安装调试了卫星通信设备和卫星视频会议系统，完善了井场信息远程传输系统，实现了井场数据和视频实时采集、集成、传输，增加了实际井眼轨迹随钻动态展示等6项功能，提升了动态监测水平和专家网上“会诊”的针对性和有效性。坐在办公室的计算机前，轻轻一点鼠标，就可看到钻井队现场的实时数据，并能通过摄像机对现场进行监控、通过网络进行可视通话。方便了管理人员及时了解井队生产，有效提升了钻井现场作业远程控制管理和安全生产管理水平。同时，随着这套卫星通信设备的安装及其对OA系统的接入，也实现了卫星数据传输系统及视频会议系统与原有专网数据传输系统及视频会议系统的互备，使该公司视频会议系统及OA系统能够顺畅运行，有效保证了改公司信息化系统的全面展开。

卫星通信使新疆西部市场通信得以保障。针对新疆地区地域广阔，分布在塔河、青海、吐哈等市场的钻井队不能保证正常通信，以及7月初以来新疆地区原有通讯又全部中断的实际，该公司于7月中旬迅速组织4套卫星接收传输设备送达新疆市场，对相关人员进行了认真的培训学习，并于8月初在新疆市场成功安装了两套卫星接收传输设备，恢复了在新疆西部市场施工钻井队与公司基地的通讯联络，保证了在新疆西部市场钻井施工的现场数据能够及时传送回公司基地。

目前，该公司已经建立起6个卫星小站，全面完成了40683队的井场信息化试点工作。完成了钻井现场数据采集与传输系统、视频监控以及卫星视频会议系统等三大信息化系统的建设，极大地提高了企业的信息化管理，为下一步在各钻井队全部实现井场信息化建设打下了良好的基础。

四、网络时代钻井技术的发展——数字化钻井

近几年来，借助于网络技术的发展，在国内数字油田建设的大背景下，数字化石油钻井系统建设已成为石油钻井行业信息化的代名词。纵观近年来世界钻井业发展趋势，是向数字化钻井的方向来进行全面发展的，这种发展趋势是以智能化、集成化、实时化、信息化、自动化作为自身的特点。它以勘探开发中的钻井问题为研究对象，建立钻井、泥浆、固井、定向、完井等多专业的综合数据体系，并将物探、地质、测井、油藏等其他相关专业的数据和应用系统进行高度集成共享。在建立钻井生产和管理流程优化应用模型的基础上，利用可视化技术、模拟、仿真以及虚拟现实等技术对数据实现可视化和多维表达，并且通过建立智能化分析模型，为钻井施工和经营管理提供实时辅助决策信息，进一步优化设计与施工，提高钻井的生产时效，减少复杂与事故，降低钻井成本。目前，数字化钻井已带来显著效果，胜利油田有史以来4万多口井的井史数据实现了网上查询，告别了手写井史的历史。中石化、中海油以及中石油的部分企业已成功应用该系统，累计完成了6000余口井的钻井设计。根据胜利油田应用情况统计，该系统与传统设计模式相比，平均单井设计周期缩短了58.3%，设计的准确率更高。

五、实例应用

（一）钻井平台概况

某钻井平台南侧14口井一次性集中钻表层，北侧由于有水平井的存在及油藏的不确定性，共分为4次进行表层一开作业。

表层共准备了两套组合，需要预斜的井采用马达组合，需要防斜打直的井采用钟摆组合。预斜的井完全满足了防碰及轨迹的要求，由于该地区表层地层松软、均匀，不夹杂砾岩，因此防斜打直效果较好，一旦出现较大井斜时，钟摆钻具很难再把井眼吊直，因此表层隔水导管是否垂直非常重要，它直接影响一开钻进的防斜打直效果。

钻具组合：二开组合采用了1.15度的马达弯角，上扶正器10 1/2”~11”，从实际造斜效果看，基本可以满足设计要求，30m全部滑动的狗腿度大概在5度/30m左右，但有时会随着滑动钻进参数及地层的变化而变化，而且造斜率也与不同的马达有关系。钻头水眼应该在1.6以上，一方面可以减少对地层的水利冲击，另一方面可以降低在井深时的泵压。在HOS上加了一根短非磁钻铤，未出现磁干扰现象。

（二）五口水平井的施工情况

随着对油层认识的不断加深，对水平井进行了多次调整、优化，最后确定在该平台北侧钻5口水平分支井（原设计7口），设计造斜率为3～4度/30米。

1.12 1/4”井眼着陆钻进：

钻具组合为：

12 1/4”Bit+9 5/8”PDM+Stab+LWD（gamma＋R）+8”MWD

+8”Pony NMDC+8”F/V+JAR&Flex

其中对于设计造斜率为3.6~4度/30米的井去掉了马达上扶正器，并且选择了以前被证明在相同角度下造斜率较高的马达，在5口水平井的钻进中，除了A9m因为马达造斜率低起钻换马达外（该井设计造斜率4度/30米），其余井都能满足设计造斜率要求。在轨迹控制方面，除了A30m井外，其余4口井实钻轨迹线与设计轨迹非常吻合，完全满足了地质油藏及工程施工要求。

2.众所周知，水平井的轨迹控制需要尽量与设计线吻合，但由于地层、钻进参数，特别是钻压的稍微改变会使造斜率有很大差别，用马达组合非常难以控制，甚至用旋转导向系统控制也有时出现一些困难，更糟糕的情况是前面较长井段造斜率不够，造成后面非常被动的情况，因此实时计算、实时预测、实时调整很重要。该平台借助于开发的网络化钻井软件，与此同时，中国石油钻井工程研究院钻井实时数据监控分析中心的专家通过远程视频系统，监控着现场施工进展，结果表明：用马达组合对轨迹的控制非常成功。

着陆前所采取的措施是非常重要的，如果措施得当，着陆较好，则在8 1/2”井眼的钻进中可以很容易的穿过油层；如果着陆前措施不当，会给8 1/2”井眼作业带来很大麻烦（例如本平台的A30m、A7m）。因此如果把着陆前的轨迹控制比作画龙之作，那么着陆时的钻进就是点睛之笔。在一般情况下水平井着陆前应该遵循以下原则：

第一，从油藏上要尽量准确预测油层位置，如果没有把握，尽量把误差减小到最小。这一点是准确着陆的前提；

第二，定向井工程师要与地质监督或油藏主管建立直接联系，并且在着陆前需要了解以下问题：a、油层的倾角如何；b、油层的埋藏是否规则，准备着陆点的油层状况如何；c、是否有底水；油藏上的任何变化，定向井现场工程师要第一时间知道，并且相互讨论下部作业方案，确定最佳的下步措施；

第三，如果油层埋藏变化较大，这里要分两种情况讨论：

（1）油藏埋藏深度变浅：那么首先从油藏上确定该油层最深的穿过深度最好不能超过多少。举一个例子来说明：假设电阻率距钻头的距离为14米，在钻头处的井斜钻进至80度时出现电阻率上升的迹象，并且被确认为目的油层，假设此油层的倾角为水平90度，而此时工具的最大造斜率为4度/30米，那么持续造斜钻进至井斜90度时距离油顶为垂深6.5米。当然这是一个较极端的例子，但是一旦在实际钻进中出现类似的情况，定向井工程师及地质监督都应该心中有数。

（2）油藏埋藏深度变深：这种情况下需要坚持一个原则：旋转稳斜找油时的角度最低不能小于设计水平段角度的5度。这个原则意味着一旦发现电阻率升高确认油层，那么井斜增至90度后的垂深距油顶距离为2.9米，这个距离正是大多数水平井井段较理想的距油顶距离。因此这一原则非常重要，除非出现其它情况，需要进一步调整，否则不要破坏这一原则。

但是需要注意的是在以85度旋转稳斜找油时，每向下钻进30米，垂深增加2.6米，位移增加29.5米，如果该油层水平段长度受限制，那么位移的增加意味着水平段的减少，地质上所能忍受的最少水平段距离是多少？是牺牲垂深保证最长水平段还是牺牲水平段长度保证垂深？如果是前者可以把旋转找油时的井斜再降低一些，但最好不要低于设计着陆井斜8度，如果是后者那么就必须坚持最低井斜不小于着陆井斜5度的原则。

3.如果油层有底水，建议实际施工时的轨迹在着陆前走设计线下线，井斜走设计井斜的高位，这样旋转找油的角度可以定为86度-87度。这意味着一旦发现油层，调整井斜至90度时的垂深只增加1.3-2米，不至于浪费较多垂深而钻入底部水层；

4.在设计时着陆点尽量避开油层不规则点。对于油层埋藏状况较规则的水平井比较容易着陆，对于油层很不规则的水平井则着陆存在一定困难。

5.尽量走油层的下倾方向。该原则意味着向下旋转找油比把井斜增至90度以上向上旋转找油更容易施工。如果油层倾角不大，该原则的意义不大；如果油层倾角较大，该原则就显得非常重要。

6.如果油层倾角较大，着陆点位移不同，则其相对应的垂深也要有所变化。

参考文献：

[1]黄重庆.计算机网络安全现状与对策[J].科技风,2009,23:152-153

[2]徐秀军.计算机网络安全思考[J].今日科苑,2009,24:114-118

[3]丘昊.计算机网络安全浅析[J].信息与电脑(理论版),2009,12:152-156

[4]葛韵.浅议计算机网络安全防范措施[J].莱钢科技,2009,2:180-183

[5]林国庆.浅析计算机网络安全与防火墙技术[J].恩施职业技术学院学报,2007,1:115-119