錄井儀器智能化探索（一）
１.概述
1.1鉆井的發(fā)展
新的鉆井模式和工藝不斷出現(xiàn)，鉆井過程也變得越來越復(fù)雜；非常規(guī)鉆井技術(shù)已大量應(yīng)用于鉆探過程中，對于提高鉆井效率，鉆探復(fù)雜地層、滿足特殊鉆探需要起到了非常重要的作用。
1.2錄井的發(fā)展方向
綜合錄井是發(fā)現(xiàn)、評價油氣藏最及時、最直接的手段之一，也是鉆井安全的重要保障手段。
傳統(tǒng)的錄井手段已經(jīng)無法滿足當(dāng)今石油勘探的需要，錄井行業(yè)面臨著許多亟待解決的新課題，只有不斷完善錄井方法和理論，使技術(shù)向縱深發(fā)展，才能提高行業(yè)的生存能力。
２.錄井需求的改變
2.1錄井需求改變的原因
⑴不斷發(fā)展的鉆井技術(shù)的要求
石油鉆井是一項(xiàng)風(fēng)險性強(qiáng)、耗資巨大的系統(tǒng)工程，在施工過程當(dāng)中，工程事故和異常情況隨時都有可能發(fā)生，是鉆井安全的最大隱患。
新的鉆井工藝在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時也增加了新的風(fēng)險；在實(shí)施各種復(fù)雜工況的鉆井過程中，工程事故發(fā)生的幾率大大增加，對于綜合錄井儀的工程參數(shù)監(jiān)測和異常預(yù)報工作要求隨之大大提高。
⑵不斷發(fā)展的鉆井技術(shù)的要求
在復(fù)雜工況的鉆井過程中，井下情況變的異常復(fù)雜化，易發(fā)生各種事故，這就要求綜合錄井人員以高度的責(zé)任心和準(zhǔn)確的判斷能力及時進(jìn)行工程異常預(yù)報，保證鉆探施工的安全性。
新的鉆井模式也給地質(zhì)和氣測錄井工作帶來了極大的困難，不但采集難度加大，還對其質(zhì)量和準(zhǔn)確性造成了很大影響，降低了錄井資料的采集品質(zhì)、剖面歸位的準(zhǔn)確性和油氣層解釋符合率。
⑶ＨＳＥ管理的要求
隨著國家可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的制定以及石油行業(yè)大力推行HSE管理體系的大環(huán)境的形成，以人為本、安全工作、保護(hù)環(huán)境的觀念逐漸深入人心。為保證HSE方針和目標(biāo)的成功實(shí)現(xiàn)，作為石油勘探行業(yè)的重要組成部分，綜合錄井本身也必須在工程安全方面作出自己的貢獻(xiàn)。
⑷石油市場國際化的要求
石油市場國際化的大趨勢已日益明顯，綜合錄井面向海外的服務(wù)成為行業(yè)發(fā)展新的增長點(diǎn)，越來越多的國內(nèi)錄井隊(duì)伍進(jìn)入國際市場，由于文化和體制的差異以及經(jīng)驗(yàn)不足，在國外錄井作業(yè)過程中遇到了一些困難；特別是國際市場對于工程安全方面有著非常嚴(yán)格的要求，必須在這方面做很多工作。
2.2綜合錄井發(fā)展的要求
自90年代末期開始，隨著國內(nèi)石油行業(yè)體制的變化，錄井技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)為油公司（甲方）服務(wù)，即為勘探和開發(fā)服務(wù)。就目前綜合錄井的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢看，所面臨的挑戰(zhàn)越來越多、越來越大，形勢十分嚴(yán)峻。
⑴在工程安全方面的改變
石油鉆井是一項(xiàng)風(fēng)險性強(qiáng)、耗資巨大的系統(tǒng)工程，在施工過程當(dāng)中，工程事故和異常情況隨時都有可能發(fā)生，是鉆井安全的最大隱患。
新的鉆井工藝在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時也增加了新的風(fēng)險；在實(shí)施各種復(fù)雜工況的鉆井過程中，工程事故發(fā)生的幾率大大增加，對于綜合錄井儀的工程參數(shù)監(jiān)測和異常預(yù)報工作要求隨之大大提高。
⑵在地氣信息方面的改變
綜合錄井現(xiàn)場服務(wù)應(yīng)密切觀察各項(xiàng)參數(shù)的異常變化，及時通知相關(guān)技術(shù)人員，以便迅速采取處理措施，確保施工安全，保護(hù)油氣層，提高鉆井時效，降低鉆井成本。如何及時為鉆井方提供事故預(yù)報，確保安全施工已經(jīng)成為綜合錄井工作的當(dāng)務(wù)之急。
3.錄井儀器的智能化
3.1工程事故預(yù)警
長期以來，安全鉆井和優(yōu)化鉆井一直是綜合錄井工作的主要研究課題之一。隨著近年來綜合錄井及其相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，如果能在工程事故發(fā)生的早期，給出某種程度、某種意義上的報警，則對于控制事故的發(fā)展、最大限度地減少損失，具有重大意義。
綜合錄井在工程預(yù)警方面的應(yīng)用經(jīng)歷了一個從無到有，從簡單的參數(shù)報警到較復(fù)雜的事故預(yù)警的發(fā)展階段；但目前尚沒有一個完整的、全面的又能反映工程事故復(fù)雜多變特性的自動預(yù)警系統(tǒng)和方法，不能滿足當(dāng)前鉆井技術(shù)的飛速發(fā)展的需要。
⑴傳統(tǒng)預(yù)告方法的變遷
A.參數(shù)異常報警
最原始的報警方式，采用單一參量、單一門限的邏輯判別方式，通過門限來對該參數(shù)進(jìn)行報警。
B.人工經(jīng)驗(yàn)報警
操作人員通過仔細(xì)觀察和了解工程等各方面參數(shù)的變化趨勢，依靠自己多年來積累的經(jīng)驗(yàn)對某些工程事故進(jìn)行報警。
C.工程事故“二值邏輯”方式報警
這是在簡單的人工事故判斷方法上發(fā)展而來的預(yù)警方法。
二值：1和0，即是數(shù)值邏輯中常用的兩個開關(guān)量。1：成立（真）；0：不成立（假）。
假設(shè)當(dāng)某兩個參數(shù)同時增大時，才會發(fā)生某項(xiàng)工程事故。
⑵現(xiàn)有預(yù)告方法的缺陷
A.單一參數(shù)自動化，非事故自動化預(yù)告；
B.人為因素的影響
操作員的經(jīng)驗(yàn)和水平影響；
操作員責(zé)任心的影響；
設(shè)備性能的影響
C.方法不科學(xué)
手段過于單一；
非自動化；
非連續(xù)化；
錄井信息利用率低
⑶智能化的工程預(yù)警方法
鉆井工程屬于隱蔽工程，所以鉆井事故具有模糊性、隨機(jī)性和不確定性，其發(fā)生因素又分為地質(zhì)因素和工程因素。為了對工程事故進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)報，往往需要得到該領(lǐng)域?qū)＜业木唧w幫助與指導(dǎo)。如何花費(fèi)較少的時間、較低的費(fèi)用和便捷的方式來得到所需的專家?guī)椭兀堪殡S著人工智能技術(shù)的發(fā)展，我們將目光投向了專家系統(tǒng)。
專家系統(tǒng)是包含大量的某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R與經(jīng)驗(yàn)智能計算機(jī)程序系統(tǒng)，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題；采用專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事故預(yù)警，就為工程安全監(jiān)測插上了智能化的翅膀。
鉆井工程事故預(yù)警是一個長期、連續(xù)的過程，關(guān)鍵參數(shù)的細(xì)微變化往往就是事故發(fā)生的前兆，必須時刻關(guān)注鉆井參數(shù)的變化。
專家系統(tǒng)可以高效率、準(zhǔn)確、周到、迅速和不知疲倦地進(jìn)行工作，解決實(shí)際問題時不受周圍環(huán)境的影響；而且通過對知識庫升級可以不斷吸收新的專家知識與經(jīng)驗(yàn)，使系統(tǒng)的預(yù)警能力逐漸增強(qiáng)，從而達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)告鉆井復(fù)雜情況和事故的目的。
3.2地氣信息采集和利用
地質(zhì)和油氣信息采集正在由定性向定量方面發(fā)展，使之更準(zhǔn)確地反映地下實(shí)際情況。錄井的資料信息采集正向著數(shù)據(jù)獲取更及時、數(shù)據(jù)信息更全面、信息分析方法更準(zhǔn)確的方向發(fā)展。信息處理方法由過去比較單一向多種手段、多種信息方向發(fā)展，全面地為石油鉆探工程提供支持。
⑴色譜采集的智能化
鉆井速度不獨(dú)提高，對現(xiàn)場操作人員的維護(hù)水平提出了更高的要求，同時對錄井儀器特別是氣測色譜儀的穩(wěn)定性和維護(hù)性提出了更高的要求。
為提高氣測儀的穩(wěn)定性，縮短儀器現(xiàn)場維護(hù)時間 ，引入智能化、快速化的氣測采集概念，應(yīng)用嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測氣測儀的狀態(tài)參數(shù)；在線分析氣測儀的工作狀態(tài)，智能化控制氣測儀處于最佳工作狀態(tài)。
⑵地質(zhì)信息的分析智能化
充分利用錄井信息進(jìn)行地層劃分，油氣層解釋、儲產(chǎn)層評價等組合研究，同時為優(yōu)選鉆井參數(shù)、提高機(jī)械鉆速，進(jìn)行地層壓力監(jiān)測提供幫助、保證復(fù)雜鉆井的順利施工。
在搭建可靠的硬件平臺的基礎(chǔ)上，通過信息數(shù)據(jù)的監(jiān)控采集系統(tǒng)和共享的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，采用智能化的管理和分析模式，形成集現(xiàn)場服務(wù)、新技術(shù)開發(fā)，軟硬件研制、綜合研究與評價、產(chǎn)學(xué)研一體化的新思路。
4.智能化的事故預(yù)警
4.1工程預(yù)警專家系統(tǒng)簡介
工程預(yù)警專家系統(tǒng)是在錄井行業(yè)前輩和專家的理論基礎(chǔ)上，總結(jié)了現(xiàn)場的事故的發(fā)生及發(fā)展規(guī)律，運(yùn)用人工智能理論領(lǐng)域的專家系統(tǒng)技術(shù)和模糊數(shù)學(xué)建立的。它摒除了以往依靠單一參量、單一門限的判別模式，通過數(shù)學(xué)模型在線分析預(yù)報事故，具有很好的過渡型，使事故預(yù)警從簡單的邏輯判斷走向人工智能的新時代，不僅能明顯減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，更能有效彌補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)判斷的不足，大大提高預(yù)警質(zhì)量，有效的降低事故發(fā)生風(fēng)險。
1.1鉆井的發(fā)展
新的鉆井模式和工藝不斷出現(xiàn)，鉆井過程也變得越來越復(fù)雜；非常規(guī)鉆井技術(shù)已大量應(yīng)用于鉆探過程中，對于提高鉆井效率，鉆探復(fù)雜地層、滿足特殊鉆探需要起到了非常重要的作用。
1.2錄井的發(fā)展方向
綜合錄井是發(fā)現(xiàn)、評價油氣藏最及時、最直接的手段之一，也是鉆井安全的重要保障手段。
傳統(tǒng)的錄井手段已經(jīng)無法滿足當(dāng)今石油勘探的需要，錄井行業(yè)面臨著許多亟待解決的新課題，只有不斷完善錄井方法和理論，使技術(shù)向縱深發(fā)展，才能提高行業(yè)的生存能力。
２.錄井需求的改變
2.1錄井需求改變的原因
⑴不斷發(fā)展的鉆井技術(shù)的要求
石油鉆井是一項(xiàng)風(fēng)險性強(qiáng)、耗資巨大的系統(tǒng)工程，在施工過程當(dāng)中，工程事故和異常情況隨時都有可能發(fā)生，是鉆井安全的最大隱患。
新的鉆井工藝在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時也增加了新的風(fēng)險；在實(shí)施各種復(fù)雜工況的鉆井過程中，工程事故發(fā)生的幾率大大增加，對于綜合錄井儀的工程參數(shù)監(jiān)測和異常預(yù)報工作要求隨之大大提高。
⑵不斷發(fā)展的鉆井技術(shù)的要求
在復(fù)雜工況的鉆井過程中，井下情況變的異常復(fù)雜化，易發(fā)生各種事故，這就要求綜合錄井人員以高度的責(zé)任心和準(zhǔn)確的判斷能力及時進(jìn)行工程異常預(yù)報，保證鉆探施工的安全性。
新的鉆井模式也給地質(zhì)和氣測錄井工作帶來了極大的困難，不但采集難度加大，還對其質(zhì)量和準(zhǔn)確性造成了很大影響，降低了錄井資料的采集品質(zhì)、剖面歸位的準(zhǔn)確性和油氣層解釋符合率。
⑶ＨＳＥ管理的要求
隨著國家可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的制定以及石油行業(yè)大力推行HSE管理體系的大環(huán)境的形成，以人為本、安全工作、保護(hù)環(huán)境的觀念逐漸深入人心。為保證HSE方針和目標(biāo)的成功實(shí)現(xiàn)，作為石油勘探行業(yè)的重要組成部分，綜合錄井本身也必須在工程安全方面作出自己的貢獻(xiàn)。
⑷石油市場國際化的要求
石油市場國際化的大趨勢已日益明顯，綜合錄井面向海外的服務(wù)成為行業(yè)發(fā)展新的增長點(diǎn)，越來越多的國內(nèi)錄井隊(duì)伍進(jìn)入國際市場，由于文化和體制的差異以及經(jīng)驗(yàn)不足，在國外錄井作業(yè)過程中遇到了一些困難；特別是國際市場對于工程安全方面有著非常嚴(yán)格的要求，必須在這方面做很多工作。
2.2綜合錄井發(fā)展的要求
自90年代末期開始，隨著國內(nèi)石油行業(yè)體制的變化，錄井技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)為油公司（甲方）服務(wù)，即為勘探和開發(fā)服務(wù)。就目前綜合錄井的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢看，所面臨的挑戰(zhàn)越來越多、越來越大，形勢十分嚴(yán)峻。
⑴在工程安全方面的改變
石油鉆井是一項(xiàng)風(fēng)險性強(qiáng)、耗資巨大的系統(tǒng)工程，在施工過程當(dāng)中，工程事故和異常情況隨時都有可能發(fā)生，是鉆井安全的最大隱患。
新的鉆井工藝在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時也增加了新的風(fēng)險；在實(shí)施各種復(fù)雜工況的鉆井過程中，工程事故發(fā)生的幾率大大增加，對于綜合錄井儀的工程參數(shù)監(jiān)測和異常預(yù)報工作要求隨之大大提高。
⑵在地氣信息方面的改變
綜合錄井現(xiàn)場服務(wù)應(yīng)密切觀察各項(xiàng)參數(shù)的異常變化，及時通知相關(guān)技術(shù)人員，以便迅速采取處理措施，確保施工安全，保護(hù)油氣層，提高鉆井時效，降低鉆井成本。如何及時為鉆井方提供事故預(yù)報，確保安全施工已經(jīng)成為綜合錄井工作的當(dāng)務(wù)之急。
3.錄井儀器的智能化
3.1工程事故預(yù)警
長期以來，安全鉆井和優(yōu)化鉆井一直是綜合錄井工作的主要研究課題之一。隨著近年來綜合錄井及其相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，如果能在工程事故發(fā)生的早期，給出某種程度、某種意義上的報警，則對于控制事故的發(fā)展、最大限度地減少損失，具有重大意義。
綜合錄井在工程預(yù)警方面的應(yīng)用經(jīng)歷了一個從無到有，從簡單的參數(shù)報警到較復(fù)雜的事故預(yù)警的發(fā)展階段；但目前尚沒有一個完整的、全面的又能反映工程事故復(fù)雜多變特性的自動預(yù)警系統(tǒng)和方法，不能滿足當(dāng)前鉆井技術(shù)的飛速發(fā)展的需要。
⑴傳統(tǒng)預(yù)告方法的變遷
A.參數(shù)異常報警
最原始的報警方式，采用單一參量、單一門限的邏輯判別方式，通過門限來對該參數(shù)進(jìn)行報警。
B.人工經(jīng)驗(yàn)報警
操作人員通過仔細(xì)觀察和了解工程等各方面參數(shù)的變化趨勢，依靠自己多年來積累的經(jīng)驗(yàn)對某些工程事故進(jìn)行報警。
C.工程事故“二值邏輯”方式報警
這是在簡單的人工事故判斷方法上發(fā)展而來的預(yù)警方法。
二值：1和0，即是數(shù)值邏輯中常用的兩個開關(guān)量。1：成立（真）；0：不成立（假）。
假設(shè)當(dāng)某兩個參數(shù)同時增大時，才會發(fā)生某項(xiàng)工程事故。
⑵現(xiàn)有預(yù)告方法的缺陷
A.單一參數(shù)自動化，非事故自動化預(yù)告；
B.人為因素的影響
操作員的經(jīng)驗(yàn)和水平影響；
操作員責(zé)任心的影響；
設(shè)備性能的影響
C.方法不科學(xué)
手段過于單一；
非自動化；
非連續(xù)化；
錄井信息利用率低
⑶智能化的工程預(yù)警方法
鉆井工程屬于隱蔽工程，所以鉆井事故具有模糊性、隨機(jī)性和不確定性，其發(fā)生因素又分為地質(zhì)因素和工程因素。為了對工程事故進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)報，往往需要得到該領(lǐng)域?qū)＜业木唧w幫助與指導(dǎo)。如何花費(fèi)較少的時間、較低的費(fèi)用和便捷的方式來得到所需的專家?guī)椭兀堪殡S著人工智能技術(shù)的發(fā)展，我們將目光投向了專家系統(tǒng)。
專家系統(tǒng)是包含大量的某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R與經(jīng)驗(yàn)智能計算機(jī)程序系統(tǒng)，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題；采用專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事故預(yù)警，就為工程安全監(jiān)測插上了智能化的翅膀。
鉆井工程事故預(yù)警是一個長期、連續(xù)的過程，關(guān)鍵參數(shù)的細(xì)微變化往往就是事故發(fā)生的前兆，必須時刻關(guān)注鉆井參數(shù)的變化。
專家系統(tǒng)可以高效率、準(zhǔn)確、周到、迅速和不知疲倦地進(jìn)行工作，解決實(shí)際問題時不受周圍環(huán)境的影響；而且通過對知識庫升級可以不斷吸收新的專家知識與經(jīng)驗(yàn)，使系統(tǒng)的預(yù)警能力逐漸增強(qiáng)，從而達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)告鉆井復(fù)雜情況和事故的目的。
3.2地氣信息采集和利用
地質(zhì)和油氣信息采集正在由定性向定量方面發(fā)展，使之更準(zhǔn)確地反映地下實(shí)際情況。錄井的資料信息采集正向著數(shù)據(jù)獲取更及時、數(shù)據(jù)信息更全面、信息分析方法更準(zhǔn)確的方向發(fā)展。信息處理方法由過去比較單一向多種手段、多種信息方向發(fā)展，全面地為石油鉆探工程提供支持。
⑴色譜采集的智能化
鉆井速度不獨(dú)提高，對現(xiàn)場操作人員的維護(hù)水平提出了更高的要求，同時對錄井儀器特別是氣測色譜儀的穩(wěn)定性和維護(hù)性提出了更高的要求。
為提高氣測儀的穩(wěn)定性，縮短儀器現(xiàn)場維護(hù)時間 ，引入智能化、快速化的氣測采集概念，應(yīng)用嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測氣測儀的狀態(tài)參數(shù)；在線分析氣測儀的工作狀態(tài)，智能化控制氣測儀處于最佳工作狀態(tài)。
⑵地質(zhì)信息的分析智能化
充分利用錄井信息進(jìn)行地層劃分，油氣層解釋、儲產(chǎn)層評價等組合研究，同時為優(yōu)選鉆井參數(shù)、提高機(jī)械鉆速，進(jìn)行地層壓力監(jiān)測提供幫助、保證復(fù)雜鉆井的順利施工。
在搭建可靠的硬件平臺的基礎(chǔ)上，通過信息數(shù)據(jù)的監(jiān)控采集系統(tǒng)和共享的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，采用智能化的管理和分析模式，形成集現(xiàn)場服務(wù)、新技術(shù)開發(fā)，軟硬件研制、綜合研究與評價、產(chǎn)學(xué)研一體化的新思路。
4.智能化的事故預(yù)警
4.1工程預(yù)警專家系統(tǒng)簡介
工程預(yù)警專家系統(tǒng)是在錄井行業(yè)前輩和專家的理論基礎(chǔ)上，總結(jié)了現(xiàn)場的事故的發(fā)生及發(fā)展規(guī)律，運(yùn)用人工智能理論領(lǐng)域的專家系統(tǒng)技術(shù)和模糊數(shù)學(xué)建立的。它摒除了以往依靠單一參量、單一門限的判別模式，通過數(shù)學(xué)模型在線分析預(yù)報事故，具有很好的過渡型，使事故預(yù)警從簡單的邏輯判斷走向人工智能的新時代，不僅能明顯減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，更能有效彌補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)判斷的不足，大大提高預(yù)警質(zhì)量，有效的降低事故發(fā)生風(fēng)險。
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