“我們的監測系統國際領先”

文／本刊記者 盧凱瑞／李江輝

“滿深2 井監測數據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）研發的鉆井液在線監測系統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，鉆井液在線監測系統真正做到了“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

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

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井下狀況，進行鉆井液性能參數的調整，確保井壁穩定。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、記錄數據難以避免的誤差等，怎能保證及時發現性能異常？鉆井液參數測不準，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——實現鉆井液性能的在線監測。瞄準信息化、自動化方向，鉆井院油田化學研究所于2010 年著手研發鉆井液性能在線監測系統。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“鉆井液三參數在線測量系統”和國家863 課題“錄井鉆井液參數在線檢測儀器與裝備”，開始進行鉆井液性能在線監測的攻關。

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，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，更無法實現連續性測量。

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。經過無數次推導，他們發現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，又不斷優化測量儀器，最終實現了鉆井液性能主要參數的在線監測。”鉆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。

歷經上百次現場試驗，研究團隊成功研發出鉆井液性能在線監測系統，實現了鉆井液性能的實時測量，每秒記錄一組數據，遠遠高于國外同類產品10 至15 分鐘一次的監測頻率，取代人工取樣，消除人為不安全、不穩定因素，累計獲得授權發明專利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。從開始立項到商業推廣，鉆井液在線監測系統走過了漫長而坎坷的歷程。

中國海油樂東區塊的首次成功應用，是鉆井液在線監測系統的“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不斷獲得市場的認可。 供圖/王 寧

樂東區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測，根據鉆井液參數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測系統抵達千里之外的塔里木油田滿深2 井，進行現場應用。至2020 年10 月29 日中完起鉆，系統運行狀態穩定，實時監測、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據支撐。

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

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場應用，鉆井液在線監測系統克服了重重困難，經受了一次次考驗，實現了一代代升級。“目前該系統能夠連續測量鉆井液流變性、密度、離子含量等10 項參數，具有實時測量、連續記錄、自動運行和數據遠程實時傳輸的特點，徹底解放了鉆井液工的雙手，提高了工作效率。”鉆井院油田化學研究所副所長嚴波表示。

鉆井液在線監測系統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。