“我們的監(jiān)測系統(tǒng)國際領先”

文／本刊記者 盧凱瑞／李江輝

“滿深2 井監(jiān)測數(shù)據(jù)與人工實測結果高度吻合！”中國石化勝利石油工程公司鉆井工藝研究院（以下簡稱鉆井院）研發(fā)的鉆井液在線監(jiān)測系統(tǒng)在塔里木油田首次應用，得到了甲方的高度認可。

鉆井液被稱作“鉆井的血液”。鉆井院歷經十年磨劍，鉆井液在線監(jiān)測系統(tǒng)真正做到了“鉆井血液”的實時測量、自動儲存和遠程實時傳輸。經中國石化科技部組織的專家鑒定委員會鑒定，達到國際領先水平。

DISCOURSE

鉆井液性能在線監(jiān)測系統(tǒng)，每秒記錄一組數(shù)據(jù)，遠遠高于國外同類產品10 至15 分鐘一次的監(jiān)測頻率。

萌芽——自動化測量

2008 年的一天，鉆井院油田化學研究所的劉保雙研讀著外文文獻，想從中找出對國內油田有用的專利、技術。突然，MI-SWACO 公司生產的一種儀器吸引了他的注意。文獻中介紹，該儀器能夠實現(xiàn)鉆井液性能的自動化測量……

彼時，國內鉆井液性能測量依然采用人工手動測量的笨辦法。鉆井時，平臺上需要配備專門的鉆井液工，由鉆井液工定時從鉆井液循環(huán)罐中取樣，檢測鉆井液的流變性、密度、離子含量等。

身為“鉆井的血液”，鉆井液性能的好壞常常決定一口井鉆井施工的成敗。鉆井過程中需要根據(jù)井下狀況，進行鉆井液性能參數(shù)的調整，確保井壁穩(wěn)定。但是，人工測量費時費力，缺乏時效性——僅離子濃度的測量時間就需要20～30 分鐘，三項參數(shù)測完得花1 個小時。

人工測量如此滯后，而且伴隨著人工檢測、記錄數(shù)據(jù)難以避免的誤差等，怎能保證及時發(fā)現(xiàn)性能異常？鉆井液參數(shù)測不準，又怎能洞悉井下狀況，保證順利施工？

那一刻，劉保雙意識到：雖然文獻中記載的MI-SWACO 公司生產的這種儀器只能測量鉆井液與巖屑，還是間隔式測量，并不實用，但鉆井液自動化測量設備正是油田所需要的。

一扇新的大門在勝利鉆井人面前打開——實現(xiàn)鉆井液性能的在線監(jiān)測。瞄準信息化、自動化方向，鉆井院油田化學研究所于2010 年著手研發(fā)鉆井液性能在線監(jiān)測系統(tǒng)。當時國內尚無先例可循，他們成了第一個吃螃蟹的人！

攻堅——掃清攔路虎

鉆井院油田化學研究所前瞻性地立項中石化課題“鉆井液三參數(shù)在線測量系統(tǒng)”和國家863 課題“錄井鉆井液參數(shù)在線檢測儀器與裝備”，開始進行鉆井液性能在線監(jiān)測的攻關。

科研攻關的道路上，布滿了荊棘。

為測量鉆井液流變性這一重要參數(shù)，研究團隊遍尋國內外也沒找到合適的方法。國際通用的測量方法是旋轉法，但測量耗時長，更無法實現(xiàn)連續(xù)性測量。

研究團隊將鉆井液流變性測量方法作為首要攻關任務，一連加班2 個多月，日夜探討鉆井液流變性的奧秘。經過無數(shù)次推導，他們發(fā)現(xiàn)鉆井液的流變性與流量、壓差、管徑相關。經過一系列論證后，他們成功通過改變鉆井液的流量計算出鉆井液的流變性。

很快，新的問題產生了——試驗中研究人員可以隨意改變流量，但在生產實際中，鉆井液流量是恒定的，再加上管徑這一定量，很難通過壓差計算出鉆井液的流變性。

千磨萬擊還堅勁！流量不變，那就改變另一個定量。通過反復測算，他們設計出一個變徑異型管，圓滿解決了管徑恒定的問題，最終攻破了鉆井液流變性測量方法。

“試驗中，我們不斷找出問題，又不斷優(yōu)化測量儀器，最終實現(xiàn)了鉆井液性能主要參數(shù)的在線監(jiān)測?！便@井院油田化學研究所副所長劉振東回憶道。實驗室中，研究團隊有用的試驗記錄本堆了1米多高，無用的更不知有幾多。

歷經上百次現(xiàn)場試驗，研究團隊成功研發(fā)出鉆井液性能在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了鉆井液性能的實時測量，每秒記錄一組數(shù)據(jù)，遠遠高于國外同類產品10 至15 分鐘一次的監(jiān)測頻率，取代人工取樣，消除人為不安全、不穩(wěn)定因素，累計獲得授權發(fā)明專利10 項、實用新型專利15 項。

試劍——所向披靡

十年磨一劍，一朝試鋒芒。從開始立項到商業(yè)推廣，鉆井液在線監(jiān)測系統(tǒng)走過了漫長而坎坷的歷程。

中國海油樂東區(qū)塊的首次成功應用，是鉆井液在線監(jiān)測系統(tǒng)的“牛刀小試”，也是鉆井院油田化學研究所成果的彰顯。

●鉆井液在線檢測系統(tǒng)不斷獲得市場的認可。 供圖/王 寧

樂東區(qū)塊是典型的高溫高壓復雜地層，井底最高溫度達到203℃，密度2.30g/cm3，安全密度窗口窄、漏噴共存風險大。施工過程中，勝利鉆井院技術人員對出口、入口鉆井液密度進行實時監(jiān)測，根據(jù)鉆井液參數(shù)變化實時調整鉆井液密度，得到了施工單位和甲方的一致認可和高度評價。

2020 年9 月，勝利鉆井院油田化學研究所技術人員帶著鉆井液在線監(jiān)測系統(tǒng)抵達千里之外的塔里木油田滿深2 井，進行現(xiàn)場應用。至2020 年10 月29 日中完起鉆，系統(tǒng)運行狀態(tài)穩(wěn)定，實時監(jiān)測、記錄了鉆井液施工、處理過程的性能變化，以及流體侵入、鉆井液污染等情況，有效提高了鉆井液工程師的工作效率，為完井后整個施工過程的分析、總結提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐。

滿深2 井成功的應用，讓甲方看到了系統(tǒng)的優(yōu)越性，決定繼續(xù)推廣。2021年元旦剛過，鉆井液在線監(jiān)測系統(tǒng)設備啟程發(fā)往西北油田順北44X 井，由此它正式開啟了它技術服務創(chuàng)收模式。

從勝利陸上試驗到海洋鉆井平臺、中國海油南海高溫高壓井的現(xiàn)場應用，鉆井液在線監(jiān)測系統(tǒng)克服了重重困難，經受了一次次考驗，實現(xiàn)了一代代升級。“目前該系統(tǒng)能夠連續(xù)測量鉆井液流變性、密度、離子含量等10 項參數(shù)，具有實時測量、連續(xù)記錄、自動運行和數(shù)據(jù)遠程實時傳輸?shù)奶攸c，徹底解放了鉆井液工的雙手，提高了工作效率?！便@井院油田化學研究所副所長嚴波表示。

鉆井液在線監(jiān)測系統(tǒng)不斷獲得市場的認可。目前已推廣至中國海油、中國石化、中國石油多家單位，大大提升了鉆井施工的信息化、自動化水平，促進了科學、安全、高效施工。