復(fù)雜井史圖形化模板設(shè)計(jì)與工程地質(zhì)研究應(yīng)用

趙 崴，張 輝，袁 芳，尹國(guó)慶，李 超

中國(guó)石油塔里木油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 （新疆 庫(kù)爾勒 841000）

近年來(lái)，地應(yīng)力建模、鉆井三壓力預(yù)測(cè)、井眼軌跡優(yōu)化等工程地質(zhì)研究日益受到重視。鉆井井史包括：鉆井、取心、中途測(cè)試、井控、下套管、固井、起下鉆、擴(kuò)眼、流量監(jiān)測(cè)、防噴監(jiān)測(cè)、打撈作業(yè)等過(guò)程，對(duì)上述井史資料的分析統(tǒng)計(jì)整理有助于地質(zhì)力學(xué)模型的建立和刻度，是工程地質(zhì)研究的重要基礎(chǔ)工作。塔里木油田地質(zhì)條件復(fù)雜，目的層埋深大、鉆井周期長(zhǎng)且工程地質(zhì)問(wèn)題多，井史資料異常龐雜，常規(guī)的分析難度大且僅靠閱讀文字描述難以準(zhǔn)確判斷其變化趨勢(shì)，不利于有效快速分析工程問(wèn)題與地質(zhì)因素之間的規(guī)律性。根據(jù)工程地質(zhì)研究中對(duì)井史數(shù)據(jù)分析的需求，利用Microsoft Excel強(qiáng)大的表格、數(shù)據(jù)綜合管理和分析功能，通過(guò)表格設(shè)計(jì)、篩選、雙坐標(biāo)軸圖表的建立及其因素的圖形化顯示形成一個(gè)復(fù)雜井史的標(biāo)準(zhǔn)化模板，模板中能詳盡反映隨時(shí)間變化的鉆進(jìn)過(guò)程及進(jìn)程中使用泥漿密度的變化、下套管情況、卡鉆、憋鉆等工程情況，使井史資料不再是抽象的數(shù)據(jù)。分析井史資料時(shí)結(jié)合地質(zhì)層位、構(gòu)造、巖性、應(yīng)力、三壓力等地質(zhì)因素，摸索工程因素與地質(zhì)因素的關(guān)系，建立這些因素之間的變化規(guī)律。此方法簡(jiǎn)單、易學(xué)，操作簡(jiǎn)便[1-2]。

1 復(fù)雜井史圖形化模板設(shè)計(jì)

首先建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表格，將井史數(shù)據(jù)資料對(duì)應(yīng)錄入數(shù)據(jù)表，進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，制作雙坐標(biāo)軸圖表，引入各系列顯示，形成標(biāo)準(zhǔn)可視化模板[3]。

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表包括3部分：原始數(shù)據(jù)、泥漿密度信息篩選和鉆井深度信息篩選。

將鉆井井史、日志、分層表中內(nèi)容（時(shí)間、深度、泥漿密度、作業(yè)記錄）等信息引入相應(yīng)原始數(shù)據(jù)表，用篩選功能進(jìn)行各系列篩選，實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：執(zhí)行“數(shù)據(jù)→篩選→自動(dòng)篩選”命令，自定義篩選工程信息，將各種工況對(duì)應(yīng)的深度和泥漿密度分別填入當(dāng)日篩選序列交集的單元格中。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表制作過(guò)程中有4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：原始信息必須準(zhǔn)確無(wú)誤；3部分?jǐn)?shù)據(jù)表可以根據(jù)分析需要進(jìn)行擴(kuò)展；劃眼、卡鉆等情況可能在同日多點(diǎn)發(fā)生，添加多列填入不同深度點(diǎn)；表格中保留一個(gè)空白列。

1.2 制作雙坐標(biāo)軸圖表

通過(guò)Microsoft Excel的雙坐標(biāo)軸圖表功能，實(shí)現(xiàn)在一張圖表中同時(shí)顯示隨時(shí)間變化的深度與泥漿密度的變化趨勢(shì)。過(guò)程如下：執(zhí)行“插入圖表→自定義類型→兩軸折線圖”，進(jìn)入圖表向?qū)В庉嫛皵?shù)據(jù)區(qū)域”選擇空白列作標(biāo)準(zhǔn)列，編輯“系列”首選深度列和泥漿密度列為主副縱軸；這樣，深度、泥漿密度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)線構(gòu)成圖形化顯示模板的底圖，底圖形成后通過(guò)編輯圖表“系列”的方法添加篩選的工程信息系列[4]。圖1是某井的井史圖。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)化模板設(shè)計(jì)

為推廣復(fù)雜井史圖形化顯示分析方法的應(yīng)用，制作復(fù)雜井史圖形化顯示的標(biāo)準(zhǔn)模板。使用標(biāo)準(zhǔn)模板制作井史圖，不但避免研究人員制圖時(shí)使用不同表示方法，造成信息理解混亂，并且節(jié)省重復(fù)構(gòu)建基礎(chǔ)框架的時(shí)間，僅根據(jù)模板格式進(jìn)行數(shù)據(jù)整理工作即可成圖。建立的模板適用于大多數(shù)復(fù)雜井史的資料分析，方便區(qū)塊多井對(duì)比和單井的隨鉆跟蹤信息更新。標(biāo)準(zhǔn)模板包含各類工程要素符號(hào)的顯示規(guī)范（表1）和產(chǎn)生圖表的數(shù)據(jù)源框架。

2 復(fù)雜井史圖形化模板優(yōu)勢(shì)及在工程地質(zhì)中的應(yīng)用

2.1 利用Microsoft Excel強(qiáng)大的數(shù)據(jù)圖表功能制作模板的優(yōu)勢(shì)

圖2為某井特殊巖性段井史圖形化顯示結(jié)果，由圖可見(jiàn)該段鉆進(jìn)全過(guò)程的工程情況。表2為該井段文字描述的截取部分 （由于該井段作業(yè)219d，文字井史非常龐雜，僅列取3d的記錄）。顯然圖表相比文字描述其趨勢(shì)和規(guī)律性都更為直觀，圖形化顯示使工作表更易于理解和討論，方便研究人員分析、交流。

表2 某井對(duì)庫(kù)姆格列木群的文字描述（3d）

Microsoft Excel具有許多高級(jí)制圖功能，使用簡(jiǎn)便。建立圖表后可以通過(guò)編輯標(biāo)題、圖例、文字、圖注、趨勢(shì)線，誤差線、網(wǎng)格線來(lái)規(guī)劃信息，也可用數(shù)據(jù)標(biāo)記、圖案、顏色、對(duì)齊、字體及其他格式屬性，強(qiáng)化數(shù)據(jù)信息的顯示效果，易于閱讀和評(píng)價(jià)。實(shí)鉆中工程問(wèn)題多，綜合時(shí)間、深度、泥漿密度，立體分析工程問(wèn)題發(fā)生的規(guī)律更為科學(xué)。其雙坐標(biāo)軸圖表功能巧妙地建立多種因素共同作用與工程問(wèn)題的關(guān)系。復(fù)雜井史可視化模板結(jié)合區(qū)域地質(zhì)力學(xué)研究成果，可為后續(xù)鉆探中鉆井設(shè)計(jì)與泥漿體系的優(yōu)化提供經(jīng)驗(yàn)。

2.2 復(fù)雜井史圖形化模板在工程地質(zhì)中的應(yīng)用

該井史資料分析模板已經(jīng)成功運(yùn)用于庫(kù)車山前復(fù)雜地質(zhì)條件下的工程地質(zhì)研究中。復(fù)雜井史圖形化方便觀察不同點(diǎn)與深度、泥漿曲線的關(guān)系，該方法完整顯示每日進(jìn)尺深度、套管下深、泥漿密度，地層承壓、地破試驗(yàn)結(jié)果，作業(yè)過(guò)程中發(fā)生的漏失、溢流、坍塌、落魚、憋卡鉆具等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)不同井段工程信息觀察、規(guī)律分析，進(jìn)行特定層段工程問(wèn)題與地質(zhì)因素關(guān)聯(lián)性研究。本區(qū)多口井井史模板與地質(zhì)力學(xué)工程應(yīng)用的研究成果對(duì)比表明，復(fù)雜井史圖形化顯示不但是地應(yīng)力與三壓力初始計(jì)算參數(shù)的來(lái)源，還是應(yīng)力評(píng)價(jià)結(jié)果的校驗(yàn)依據(jù)。因此復(fù)雜井史圖形化模板具有非常廣闊的推廣應(yīng)用前景。

3 結(jié)論

應(yīng)用Microsoft Excel數(shù)據(jù)管理和分析功能，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜井史圖形化顯示，建立復(fù)雜井史圖形化顯示模板有如下優(yōu)點(diǎn)：完整反映實(shí)鉆過(guò)程中各井段的工程要素，直觀快速分析井史資料，操作簡(jiǎn)單、易于掌握、適用于深井的復(fù)雜井史資料快速高效分析。該模板應(yīng)用于工程地質(zhì)研究中，便于研究不同地層地質(zhì)條件下地質(zhì)因素與工程信息的關(guān)聯(lián)性。這種圖形化模板顯示的方法相比于文字?jǐn)⑹龈庇^，便于比較、評(píng)價(jià)和規(guī)律性觀察。標(biāo)準(zhǔn)模板的設(shè)計(jì)規(guī)范了信息的整理過(guò)程和顯示效果，保證研究人員溝通過(guò)程中對(duì)工程信息的統(tǒng)一認(rèn)知，也有利于井史圖形化方法的推廣；模板具有可延展性，滿足正鉆井隨鉆信息的動(dòng)態(tài)更新分析要求；復(fù)雜井史圖與地質(zhì)層位、構(gòu)造、巖性、應(yīng)力、三壓力等地質(zhì)因素結(jié)合，為工程地質(zhì)研究提供有效支持，使工程地質(zhì)研究更為高效地服務(wù)于油田生產(chǎn)[5]。

[1]樊洪海，紀(jì)榮藝，劉鵬，等.新一代鉆井井史管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與展望[J].石油鉆探技術(shù)，2008,36(2)：1-3.

[2]樊洪海.鉆井工程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與井場(chǎng)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].石油鉆探技術(shù)，2003，31（5）：17-19.

[3]段文軍.使用雙坐標(biāo)軸生成圖表[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011（9）：2162-2163.

[4]姚進(jìn)斌，徐業(yè)，辛瑜，等.淺析Excel在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].科技信息，2010（30）：638.

[5]桂傳友.Excel在夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].池州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,24（6）：123-126