摘 要 近些年來，隨著世界石油勘探技術的發(fā)展，欠平衡鉆井技術在我國得到了廣泛地應用。采用該項技術在一些老區(qū)和新區(qū)區(qū)塊實現(xiàn)了勘探突破。欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)作為欠平衡鉆井的眼睛，在鉆井施工作業(yè)中，對降低作業(yè)風險、優(yōu)化施工措施、實時評價產層起到了很大的作用。在欠平衡鉆井施工作業(yè)過程中對各個工程參數(shù)和有關地質參數(shù)進行實時采集和監(jiān)測，能夠及時的分析掌握井下欠平衡狀態(tài)，提前預防井下異常情況的發(fā)生，有效地指導欠平衡鉆井施工。本文主要闡述該技術及軟件概況及夏72井欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集技術的現(xiàn)場應用。
關鍵詞 欠平衡 數(shù)據(jù)采集 鉆井 夏72

l 欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡介
　　欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)是利用欠平衡鉆井實時采集的鉆井工程和泥漿參數(shù)，經(jīng)過數(shù)模轉換、數(shù)據(jù)采集、軟件處理，最終顯示于計算機終端，并在軟件處理過程中，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的動態(tài)模型分析、計算以及動態(tài)繪制實時數(shù)據(jù)曲線。
　　系統(tǒng)采集參數(shù)：立管壓力、套管壓力、泥漿泵沖、入口液量、出口液量、出口氣量、出口密度。
　　欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)平臺具有動態(tài)實時曲線顯示、動態(tài)數(shù)字顯示、動態(tài)數(shù)據(jù)庫瀏覽、靜態(tài)數(shù)據(jù)曲線顯示、理論曲線顯示、數(shù)據(jù)現(xiàn)場傳輸、遠程通訊、自動及人工控制、應急及限值報警、自動數(shù)據(jù)備份、現(xiàn)場工況及出口情況監(jiān)視等功能。

2 欠平衡鉆井實時監(jiān)測模型
　　從信息處理的角度來考察欠平衡鉆井實時監(jiān)控系統(tǒng)，它實際上是對物理過程的狀態(tài)進行監(jiān)視，當其狀態(tài)發(fā)生變化時，按照一定的數(shù)學模型或經(jīng)驗模型進行計算或推理并根據(jù)計算結果或推理結果作出相應的決策，以實現(xiàn)預定的目標。
　　欠平衡鉆井實時監(jiān)控，就以數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)的具體內容為已知事件，以執(zhí)行任務的觸發(fā)條件為契機，同步執(zhí)行任務，使其達到實時并行綜合處理的效果。

　　在欠平衡鉆井過程中，可以把鉆井工況分為兩種狀態(tài)：正常，非正常。在模式識別方法應用于現(xiàn)場前，先根據(jù)以往的鉆井歷史數(shù)據(jù)建立正常和非正常狀態(tài)的樣本集，對模式進行訓練。在欠平衡鉆井施工的過程中，利用模式識別方法，將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)結合地層參數(shù)和泥漿等參數(shù)進行實時事故判斷，如發(fā)現(xiàn)井下異常，立即則報警。

3 欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集軟件
　　利用面向對象程序設計環(huán)境開發(fā)了一套適合該系統(tǒng)的軟件。該軟件具有速度快，性能穩(wěn)定的特點?？赏瓿蓪α⒐軌毫?、套管壓力、出口液量、氣量、密度等參數(shù)的實時采集、補償、變換、濾波，并將數(shù)據(jù)實時存入數(shù)據(jù)庫文件，作為系統(tǒng)平臺分析、計算和控制的數(shù)據(jù)源。欠平衡鉆井監(jiān)控系統(tǒng)平臺具有動態(tài)實時曲線顯示、動態(tài)數(shù)字顯示、動態(tài)數(shù)據(jù)庫瀏覽，靜態(tài)數(shù)據(jù)曲線顯示、理論曲線顯示、數(shù)據(jù)現(xiàn)場傳輸、遠程通訊、自動及人工控制、應急及限值報警、自動數(shù)據(jù)備份、現(xiàn)場工況備注及語音數(shù)據(jù)廣播功能。

3.1 程序功能簡介
(1)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集時間間隔的隨意性(兩次數(shù)據(jù)采集時間間隔可以隨意調整)。
(2)對于采集的原始數(shù)據(jù)進行實時誤差分析處理，提高數(shù)據(jù)的真實性。
(3)實時繪制數(shù)據(jù)曲線，便于現(xiàn)場比較監(jiān)視。
(4)編制實時數(shù)據(jù)庫。
(5)邊采集邊回放實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了真正的多任務。
(6)在網(wǎng)絡中實現(xiàn)星星拓撲的數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)實現(xiàn)多人共享。
(7)實現(xiàn)實時曲線的實時打印。
3.2 軟件實現(xiàn)的基本功能
(1)實時畫面的監(jiān)視。畫面是最直接的表達方式，欠平衡鉆井地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在軟件系統(tǒng)中通過計算機屏幕顯示動態(tài)曲線，能從整體和細節(jié)兩個方面對采集到的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)視。同時本系統(tǒng)配備了音像監(jiān)視設備，包括：攝像頭、監(jiān)視器、錄像機，可以實時對排出口管線及泥漿返出口情況進行監(jiān)視，實現(xiàn)了不用出采集房就能實現(xiàn)對整個欠平衡鉆井全過程進行實時監(jiān)測。
(2)實時報警和操作系統(tǒng)運行中，能實時進行事故診斷和分析，并提示處理方式和修改系統(tǒng)參數(shù)，對監(jiān)視畫面進行干預。
(3)信息存儲與輸出：系統(tǒng)不僅能進行實時監(jiān)視與操作，還能對信息進行存儲和報告，即利用實時數(shù)據(jù)庫，根據(jù)系統(tǒng)要求，處理批量信息。利用打印機，定時或不定時地輸出報表。
(4)數(shù)據(jù)庫實時回放：系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可隨時進行實時回放，實現(xiàn)了事后對災平衡鉆井全過程的實際重演。
(5)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的實時備份監(jiān)測：系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡化的運行，即通過客戶機、服務器的網(wǎng)絡模式，由一臺服務器和多臺客戶機的星型連接，實現(xiàn)多臺客戶機實時共享服務器所采集到的數(shù)據(jù)，同步顯示、同步數(shù)據(jù)備份的功能。
4 夏72井數(shù)據(jù)采集技術的應用
4.1 夏72井概況
　　夏72井屬新疆油田公司2003年度重點預探井之一，地理位置位于新疆維吾爾自治區(qū)和布克塞爾自治縣夏子街地區(qū)，地表為戈壁。夏40井西偏南2700m，夏62井東南7325m，瑪3井北偏西4150m。鉆探目的查清夏40井背斜二疊系風城組、佳木河組的含油氣情況，進一步評價其勘探潛力；落實儲層、含油氣面積、儲量。地層構造從上到下依次為下白堊統(tǒng)、侏羅系、三疊系、二疊系。
為確保夏72井施工始終處于欠平衡狀態(tài)，利用欠平衡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對該井欠平衡鉆井的過程進行了實時監(jiān)測，對立管壓力、套管壓力、出口氣量和液氣分離前密度等數(shù)據(jù)進行了連續(xù)監(jiān)測，同時對泥漿出口和燃燒管線進行了視頻監(jiān)視與記錄，尤其詳實記錄了多次后效的實況。
4.2 夏72井泥漿密度的確定
　　根據(jù)預測地層孔隙壓力、坍塌壓力確定欠平衡鉆進過程中，井底合理欠壓值為0～2.5MPa，并以此確定夏72三開欠平衡鉆井施工井段的鉆井液密度為1.15～1.25g／cm3，在實際鉆進過程中先使用設計密度的下限值1.15g／cm3，并現(xiàn)場根據(jù)實鉆情況進行適當?shù)恼{整。
4.3 夏72井欠平衡鉆井泥漿測量技術
　　泥漿密度是最直觀反映欠平衡鉆井狀態(tài)的一個參數(shù)。以前，利用放射性密度儀檢測出口流體密度，成本高，數(shù)據(jù)斷時頻
　　率大、漂移頻繁，而造成欠平衡鉆井數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不全，缺乏真實性。同時放射性密度儀具有很強的放射性，對人身、自然環(huán)境都造成較大的傷害和污染。為克服上述問題，我們根據(jù)液氣分離器結構，巧妙設計了利用壓力傳感器實時檢測出口鉆井液密度的裝置。該技術不僅成本、安裝維護使用方便、易校正，而且安全性較高，對所測流體的密度能最快速度地反映其變化趨勢，從而完善欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集技術的現(xiàn)場應用。

4.4 夏72井全過程欠平衡鉆井實時監(jiān)測應用實例
　　為確保夏72井全過程欠平衡鉆進的順利實施。我們對該井進行了全過程的欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測工作，對151lm的欠平衡鉆井井段進行了數(shù)據(jù)備份與分析。為分析鉆井工況、修正、優(yōu)化鉆井工藝措施提供了強有力的理論依據(jù)。
　　不間斷地對欠平衡鉆井相關數(shù)據(jù)進行連續(xù)監(jiān)測，使施工人員能夠及時掌握有關數(shù)據(jù)，以便作出正確的決定和制定合理措施。

5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)方向
　　通過近幾年的研發(fā)和現(xiàn)場試驗，欠平衡鉆井地面采集與控制技術已經(jīng)逐步完善。對井底壓力的監(jiān)測技術應該是欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)今后工作的研究方向。如能準確地監(jiān)測地層井底壓力，便可以在欠平衡鉆進過程中實時監(jiān)測井底真實欠平衡狀態(tài)，對在鉆井過程中及時修正鉆井參數(shù)提供有力依據(jù)，目前我們正在開展這方面的研究。
　　另外，該系統(tǒng)下步的工作是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集傳輸一體化的管理服務功能(Data Process Totalisation System--DPTS)。使用DPTS服務的好處是能把作業(yè)現(xiàn)場與遠程桌面聯(lián)系在一起，提高決策能力，真正地把質量控制落實到現(xiàn)場工作中去。它是一個全新的、面向對象的高級管理方式，大家能夠實現(xiàn)在同一個平臺上工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高度共享、最大限度地提高工作效率。在寬帶允許的情況下，可直接進行NETMEETING或現(xiàn)場實時視頻監(jiān)測，可進行遠程作業(yè)控制。DPTS具有完整的數(shù)據(jù)服務，不僅僅局限于幾個工程參數(shù)的傳輸，而且是全部作業(yè)過程的集成監(jiān)測。

6 總結與認識
　　作為欠平衡鉆井作業(yè)的眼睛，欠平衡鉆井數(shù)據(jù)采集監(jiān)測技術經(jīng)過近幾年的理論研究與現(xiàn)場試驗，已逐步成熟、完善，并在現(xiàn)場的欠平衡鉆井施工作業(yè)中，起到了積極作用。對于預探井欠平衡鉆井，該系統(tǒng)仍需在加強井底壓力實時采集、監(jiān)測、信號傳輸?shù)确矫孀鬟M一步的研究和探索。相信，隨著該系統(tǒng)的不斷完善，定會成為欠平衡鉆井工藝不可缺少的一部分。