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录井仪器智能化探索(一)

   日期:2013-03-23     来源:工控之家网    作者:工控之家    浏览:21    评论:0    
  1.概述
  1.1钻井的发展
  新的钻井模式和工艺不断出现,钻井过程也变得越来越复杂;非常规钻井技术已大量应用于钻探过程中,对于提高钻井效率,钻探复杂地层、满足特殊钻探需要起到了非常重要的作用。
  1.2录井的发展方向
  综合录井是发现、评价油气藏最及时、最直接的手段之一,也是钻井安全的重要保障手段。
  传统的录井手段已经无法满足当今石油勘探的需要,录井行业面临着许多亟待解决的新课题,只有不断完善录井方法和理论,使技术向纵深发展,才能提高行业的生存能力。
  2.录井需求的改变
  2.1录井需求改变的原因
  ⑴不断发展的钻井技术的要求
  石油钻井是一项风险性强、耗资巨大的系统工程,在施工过程当中,工程事故和异常情况随时都有可能发生,是钻井安全的最大隐患。
  新的钻井工艺在带来巨大经济效益的同时也增加了新的风险;在实施各种复杂工况的钻井过程中,工程事故发生的几率大大增加,对于综合录井仪的工程参数监测和异常预报工作要求随之大大提高。
  ⑵不断发展的钻井技术的要求
  在复杂工况的钻井过程中,井下情况变的异常复杂化,易发生各种事故,这就要求综合录井人员以高度的责任心和准确的判断能力及时进行工程异常预报,保证钻探施工的安全性。
  新的钻井模式也给地质和气测录井工作带来了极大的困难,不但采集难度加大,还对其质量和准确性造成了很大影响,降低了录井资料的采集品质、剖面归位的准确性和油气层解释符合率。
  ⑶HSE管理的要求
  随着国家可持续性发展战略的制定以及石油行业大力推行HSE管理体系的大环境的形成,以人为本、安全工作、保护环境的观念逐渐深入人心。为保证HSE方针和目标的成功实现,作为石油勘探行业的重要组成部分,综合录井本身也必须在工程安全方面作出自己的贡献。
  ⑷石油市场国际化的要求
  石油市场国际化的大趋势已日益明显,综合录井面向海外的服务成为行业发展新的增长点,越来越多的国内录井队伍进入国际市场,由于文化和体制的差异以及经验不足,在国外录井作业过程中遇到了一些困难;特别是国际市场对于工程安全方面有着非常严格的要求,必须在这方面做很多工作。
  2.2综合录井发展的要求
  自90年代末期开始,随着国内石油行业体制的变化,录井技术更加强调为油公司(甲方)服务,即为勘探和开发服务。就目前综合录井的技术发展态势看,所面临的挑战越来越多、越来越大,形势十分严峻。
  ⑴在工程安全方面的改变
  石油钻井是一项风险性强、耗资巨大的系统工程,在施工过程当中,工程事故和异常情况随时都有可能发生,是钻井安全的最大隐患。
  新的钻井工艺在带来巨大经济效益的同时也增加了新的风险;在实施各种复杂工况的钻井过程中,工程事故发生的几率大大增加,对于综合录井仪的工程参数监测和异常预报工作要求随之大大提高。
  ⑵在地气信息方面的改变
  综合录井现场服务应密切观察各项参数的异常变化,及时通知相关技术人员,以便迅速采取处理措施,确保施工安全,保护油气层,提高钻井时效,降低钻井成本。如何及时为钻井方提供事故预报,确保安全施工已经成为综合录井工作的当务之急。
  3.录井仪器的智能化
  3.1工程事故预警
  长期以来,安全钻井和优化钻井一直是综合录井工作的主要研究课题之一。随着近年来综合录井及其相关技术的迅猛发展,如果能在工程事故发生的早期,给出某种程度、某种意义上的报警,则对于控制事故的发展、最大限度地减少损失,具有重大意义。
  综合录井在工程预警方面的应用经历了一个从无到有,从简单的参数报警到较复杂的事故预警的发展阶段;但目前尚没有一个完整的、全面的又能反映工程事故复杂多变特性的自动预警系统和方法,不能满足当前钻井技术的飞速发展的需要。
  ⑴传统预告方法的变迁
  A.参数异常报警
  最原始的报警方式,采用单一参量、单一门限的逻辑判别方式,通过门限来对该参数进行报警。
  B.人工经验报警
  操作人员通过仔细观察和了解工程等各方面参数的变化趋势,依靠自己多年来积累的经验对某些工程事故进行报警。
  C.工程事故“二值逻辑”方式报警
  这是在简单的人工事故判断方法上发展而来的预警方法。
  二值:1和0,即是数值逻辑中常用的两个开关量。1:成立(真);0:不成立(假)。
  假设当某两个参数同时增大时,才会发生某项工程事故。
  ⑵现有预告方法的缺陷
  A.单一参数自动化,非事故自动化预告;
  B.人为因素的影响
  操作员的经验和水平影响;
  操作员责任心的影响;
  设备性能的影响
  C.方法不科学
  手段过于单一;
  非自动化;
  非连续化;
  录井信息利用率低
  ⑶智能化的工程预警方法
  钻井工程属于隐蔽工程,所以钻井事故具有模糊性、随机性和不确定性,其发生因素又分为地质因素和工程因素。为了对工程事故进行准确地预报,往往需要得到该领域专家的具体帮助与指导。如何花费较少的时间、较低的费用和便捷的方式来得到所需的专家帮助呢?伴随着人工智能技术的发展,我们将目光投向了专家系统。
  专家系统是包含大量的某个领域专家水平的知识与经验智能计算机程序系统,能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题;采用专家系统实现事故预警,就为工程安全监测插上了智能化的翅膀。
  钻井工程事故预警是一个长期、连续的过程,关键参数的细微变化往往就是事故发生的前兆,必须时刻关注钻井参数的变化。
  专家系统可以高效率、准确、周到、迅速和不知疲倦地进行工作,解决实际问题时不受周围环境的影响;而且通过对知识库升级可以不断吸收新的专家知识与经验,使系统的预警能力逐渐增强,从而达到准确预告钻井复杂情况和事故的目的。
  3.2地气信息采集和利用
  地质和油气信息采集正在由定性向定量方面发展,使之更准确地反映地下实际情况。录井的资料信息采集正向着数据获取更及时、数据信息更全面、信息分析方法更准确的方向发展。信息处理方法由过去比较单一向多种手段、多种信息方向发展,全面地为石油钻探工程提供支持。
  ⑴色谱采集的智能化
  钻井速度不独提高,对现场操作人员的维护水平提出了更高的要求,同时对录井仪器特别是气测色谱仪的稳定性和维护性提出了更高的要求。
  为提高气测仪的稳定性,缩短仪器现场维护时间 ,引入智能化、快速化的气测采集概念,应用嵌入式计算机系统实时监测气测仪的状态参数;在线分析气测仪的工作状态,智能化控制气测仪处于最佳工作状态。
  ⑵地质信息的分析智能化
  充分利用录井信息进行地层划分,油气层解释、储产层评价等组合研究,同时为优选钻井参数、提高机械钻速,进行地层压力监测提供帮助、保证复杂钻井的顺利施工。
  在搭建可靠的硬件平台的基础上,通过信息数据的监控采集系统和共享的数据管理系统,采用智能化的管理和分析模式,形成集现场服务、新技术开发,软硬件研制、综合研究与评价、产学研一体化的新思路。
  4.智能化的事故预警
  4.1工程预警专家系统简介
  工程预警专家系统是在录井行业前辈和专家的理论基础上,总结了现场的事故的发生及发展规律,运用人工智能理论领域的专家系统技术和模糊数学建立的。它摒除了以往依靠单一参量、单一门限的判别模式,通过数学模型在线分析预报事故,具有很好的过渡型,使事故预警从简单的逻辑判断走向人工智能的新时代,不仅能明显减轻操作人员的负担,更能有效弥补经验判断的不足,大大提高预警质量,有效的降低事故发生风险。
 
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