石油钻井漏层位置精准检测方法

摘要：为提高石油钻井漏层位置检测的精准性，引入图像识别技术开展对石油钻井漏层位置精准检测方法的设计研究。通过基于图像识别的石油钻井漏层疑似特征提取、基于多核学习的石油钻井漏失判别与漏层定位，提出一种全新的检测方法。通过实例应用的方式证明，新的检测方法在真实的石油钻井作业当中可有效降低检测结果与实地考察得到的漏层位置数据之间的误差，可完全替代传统检测方法，实现对石油钻井漏层的远距离检测，提高石油钻井作业安全性。

关键词：图像识别；石油；钻井；漏层位置；精准；检测方法

目前，市场内相关石油钻井的研究大多集中在钻进堵漏材料与技术方面，现有的堵漏技术也基本可满足石油钻井作业需求。但在进一步对钻进技术的研究中发现，鲜少有单位对钻井漏层位置定位展开研究，大部分漏层检测工作的实施依靠技术人员现有工作经验，相关此方面研究的疏漏现如今已影响到石油钻进工作的开展，甚至在一定程度上造成了储层损害[1]。为了更好地解决此方面问题，技术单位采用地质勘查、查阅文件等方式，对石油钻井工作的实施展开了全新的研究，并明确了精准监测漏层位置是一项集地质学、工程学、力学等多个项目为一体的综合技术，只有在相关工作前，获取足够多的地质资料与钻进信息，并提取地质层参数，从发生石油井漏等多个发生因素入手，才能实现对漏失层的精准定位。尽管大部分科研单位针对此方面的研究已经逐步开展，但现有的研究成果仍缺少现代化技术作为支撑，导致设计的成果在使用中存在不足[2]。因此，在本文的研究中，尝试引进图像识别技术，通过对现代化技术的应用，设计一种针对石油钻井漏层位置的全新检测方法，将此方法作为支撑，为我国石油钻井与相关工程的实施提供帮助。

1基于图像识别的石油钻井漏层位置精准检测方法

1.1基于图像识别的石油钻井漏层疑似特征提取

为了实现对石油钻井过程中漏层位置的精准检测，降低不稳定因素与危险因素对相关工程实施造成的负面影响。在本章的研究中，引进图像识别技术，进行石油钻井漏层疑似特征的提取[3]。在石油钻井工程实施时，在钻进设备前端安装一个探测器与摄像头，在井下作业中，将集成的装置与通信装置进行对接，确保由摄像头获取的信息或图像可以清晰地呈现在终端显示屏上，确保获取的信息与数据在空间中表达具有一定连续性。完成对石油钻井过程中图像的有效获取后，使用图像识别技术，进行反馈图像的集中分析。可将分析的过程作为一个图像表征描述的过程，即通过对视觉层面存在异议的图像进行区分，通过区分后得到此部分图像的差异点，将对应的差异信息作为石油钻井漏层疑似特征[4]。此过程如图1所示。在图1所示步骤中，需要使用识别技术中的视觉词典，进行识别图像中兴趣区域的定位。定位到有效的兴趣区域后，获取图像汇总的低层特征，将对应的地层特征映射为视觉点（K-mean聚类后得出），根据聚类得到的视觉点构建一个视觉词典，结合输出的词典，进行图像视觉点频率的发生次数，对应偶然识别的视觉点，将其定义为石油钻井漏层确定发生的特征点，对于多次识别的视觉点，将其定义为石油钻井漏层疑似发生的特征点。完成特征点的初步定位后，需要对其进行特征的提取，提取后将噪声进行散射，提取散射信息中的价值信息，以此种方式，完成对特征点的初步分析。在此过程中，可将定位到的目标进行几何特征定位，通常情况下，将目标划分为三类，对应点目标、面目标与线目标。根据疑似特征点特征，将其归纳为不同类别。在此基础上，将接收到的回波信号转换为电信号，将对应的信号值按照灰调的描述方式进行记录。其中一阶灰度值用于描述疑似点与整体图像的偏度，一阶灰度值用于描述疑似点与图像的惯性关系。完成对图像灰度值的描述后，对图像进行一定比例的放大处理，提取图像的纹理特征，对应的此部分特征不一定是用于描述图像局部性质的信息，可以是用于描述图像空域位置的信息。按照上述方式，对图像中的疑似特征点进行描述，完成描述后，输出所有视觉点，完成基于图像识别的石油钻井漏层疑似特征提取。

1.2基于多核学习的石油钻井漏失判别与漏层定位

完成对疑似特征点的提取后，将其在终端显示屏上进行特征的拟合，拟合后得到一个完整的石油钻井探测图像。在此基础上，引进多核学习方法，进行钻井漏失的判别与漏层的定位[5]。此过程可用图2表示。图2中构造核函数是实现样本图像分类判别的主要依据，为确保支持向量机在判别过程中的稳定工作，需明确构造的核函数表达式，表达式如下：（1）式（1）中：f(x)表示为石油钻井漏失判别过程中构造的核函数；α表示为特征量加权值；i表示为识别图像特征个数；n表示为识别图像特征量；y表示为像素点；K表示为判别指令；b表示为内核数量。按照上述计算公式，对识别图像中的特征进行识别，完成识别后，输出对应的精准漏失点，根据漏失点在地层中的空间位置，定位到石油钻井漏失层。结合漏失点的空间位置，输出对应点在空间内的几何坐标，以此种方式，实现对石油钻井漏失判别与漏层定位，完成基于图像识别的石油钻井漏层位置精准检测方法设计。

2实例应用分析

从表1记录数据可看出，本文提出的基于图像识别技术的检测方法在应用到石油钻井项目中，针对五个不同区域上的漏层位置进行检测，在三个坐标轴上的误差均未超过5.00mm，符合石油钻井漏层位置检测精度需要。因此，通过上述实验证明，本文提出的检测方法在实际应用中能够实现对漏层位置的高精确度检测，为石油钻井提供数据依据，同时也进一步提高了石油钻井作业开展的安全性。

3结语

本文研究中引进图像识别技术，通过对现代化技术的应用，设计一种针对石油钻井漏层位置的全新检测方法。完成设计后，为检验设计方法的有效性，选择某石油钻井工程作为实例，对接本文设计精准检测方法，通过实例应用方式证明，本文方法在实际应用中可以实现对漏层位置的高精确度检测，得到的检测结果与实地考察时得到的位置数据相比误差不超过5.00mm。因此可直接将检测方法得到的结果作为依据，开展后续相关作业。但将此方面在相关领域与行业内进行进一步推广使用，还需通过多次实验方式，对设计成果的可行性与适用性进行检验，以此方式，提高石油钻井漏层位置检测精度，确保相关工作可在保质保量的前提下落实。

参考文献：

[1]吴雪婷，邹韵，陆彦颖，等.漏失循环条件下井筒温度预测与漏层位置判断[J].石油钻探技术，2019,47(06):54-59.

[2]杜坤.提高石油钻井工程质量的有效措施——评《石油钻井工程项目管理》[J].林产工业，2020,57(09):108.

[3]王江帅，李军，任美鹏，等.控压钻井条件下漏层位置判别新方法[J].石油机械，2020,48(09):15-19.

[4]李祎.基于Apriori算法的石油钻井电气设备故障诊断方法研究[J].电子设计工程，2020,28(22):11-15.

[5]杨成国.塔木察格区块石油钻井常用发电机的故障和处理方法[J].石油和化工设备，2021,24(01):99-100.

作者：梁欢 张凯 王瑞源 杨子涵 陈科琪 单位：西安石油大学 石油工程学院