固井水泥漿現場性能檢測信息化管理研究

何雨，鄭友志，吳柄燕

中國石油西南油氣田分公司 工程技術研究院（四川 成都 610500）

固井施工作業是油氣勘探開發的關鍵環節，良好的固井質量能夠有效地封固復雜地層，封隔油、氣、水層，防止不同壓力的油氣水層間互竄，對油氣井安全生產至關重要。其中水泥漿性能是影響固井質量的關鍵因素。水泥漿的密度、稠化時間、流變性、流動度、API 失水、抗壓強度等性能影響固井施工作業，若不滿足設計要求可能導致超緩凝、高泵壓等復雜情況，甚至導致“插旗桿”等嚴重事故，同時其形成的水泥環密封性對井筒完整性的影響也極大。因此開展水泥漿現場性能檢測工作，保證水泥漿性能滿足設計施工要求，確保入井水泥漿質量，對保障固井施工安全，提高固井質量具有重大意義。本文針對目前固井水泥漿現場檢測存在數據資料查詢不便、利用度不高、共享困難、信息孤島等問題，檢測資料多為紙質文檔，缺乏匯總分析，難以實現區塊內水泥漿性能綜合分析。通過建立固井水泥漿現場性能檢測信息化管理系統，實現檢測數據的實時動態傳輸，提高檢測時效，掌握分析區塊水泥漿性能，為水泥漿體系優選、施工參數優化提供參考，為水泥漿現場性能檢測數據管理提供重要的支持[1-2]。

1 信息化建設的必要性

目前固井水泥漿檢測數據的收集、整理和分析等方面存在短板，傳統的檢測數據以紙質表單或電子表格為數據記錄及保存的主要方式，以單井資料為保存單元。其數據的查詢分析困難，不利于檢測數據的綜合管理，無法形成檢測數據庫，難以應對日益增長的管理需求。因此有必要開發固井水泥漿現場性能檢測信息化管理系統，優化水泥漿檢測數據的收集、整理和分析工作，提高檢測效率，為水泥漿體系優選、施工參數優化提供參考。

1.1 信息化程度相對較低

近些年，井筒完整性管理系統的不斷完善，對固井施工安全和固井質量的要求不斷提高，國內水泥漿性能現場檢測的需求逐步上升，通過現場檢測能夠有效地保證固井施工安全。但目前仍存在一定問題：對水泥漿數據資料管理還存在不足，僅考慮在當前檢測井的水泥漿性能，資料利用率低，資料保存不完善，資料格式不統一、整理困難、資料缺失等。同時由于只關注檢測結果，對資料檔案管理與資料整理工作則并不十分重視，缺乏對檢測材料的分析利用，導致重復工作量大、工作效率低等問題[3]。

現代固井技術涉及較多的技術文件，即便是檢測項目較少的固井水泥漿檢測，也必須要依靠相關標準及相關資料進行，所需資料來源復雜分散。目前現場水泥漿性能檢測數據主要通過現場資料收集，信息源頭眾多，大部分以word 文檔、Excel 表，甚至是口頭匯報及本地文件方式等獲取。在數據管理方面存在著數據繁雜，多為手寫紙質，信息量大，搜索難度大，同時存在著工作量大、報表難儲存、易丟失等諸多弊端，缺少完整的信息化管理建設體系。

1.2 缺少完善管理制度

當前固井水泥漿性能現場檢測一般需要經過幾個過程：委托單位向檢測單位生產運行管理部門提交申請→生產運行管理部門向檢測部門發布通知→檢測部門聯系施工單位確認當前工況及檢測時間→檢測部門進行檢測→向委托單位匯報檢測結果→提交報告存檔。在這一系列過程中，需要各方部門積極配合、及時響應，才能完成完善性能檢測資料的及時完整歸檔，但由于資料收集的復雜度和提交制度的不健全，在收集資料時，往往需要被動等待相關人員上交技術文件資料，或是向相關技術人員定期進行詢問，如果部分技術崗位出現變更，甚至還會出現檔案遺失的情況。

2 提升信息化建設

2.1 健全檔案管理制度

制度是行動的先導，只有具備相應的檢測與管理制度，才能更好地開展水泥漿性能檢測工作[4]。這需要制定相應的管理制度，強化資料管理意識，使檢測人員認識到檢測資料管理的重要性，提升其工作效率及質量。石油工程技術資料管理與整理工作具有一定的特殊性，為保證工作的有序展開，檢測單位還需以現有工作制度為基礎，結合當前實際工作需求對相關的資料管理制度進行完善，建立健全的資料管理制度[5]。

2.2 加快信息化建設

通過信息化管理系統實現對數據的高效管理。建立專業的水泥漿管理系統，將檢測資料信息化、數據化、規范化，是加快信息化建設的重中之重。建立固井水泥漿現場性能檢測信息化管理系統，從檢測流程、檢測標準、檢測資料及檢測結果多維度對檢測資料進行管理，能夠有效地提升檢測速度、提升檢測質量，助力智能油田建設、實現提質增效的目標。

3 水泥漿檢測管理系統的目的與要求

水泥漿性能檢測既是固井施工的依據，也是評價水泥漿質量好壞，分析質量原因、優化水泥漿體系的重要方面。目前水泥漿性能檢測管理還存在不足，因此規范檢測行為及檢測管理，提升檢測質量勢在必行。

對固井水泥漿檢測進行信息化管理，在一定程度上實現了對檢測數據的實時動態管理，保證了檢測工作的公正性、科學權威性，使得檢測結果更加透明、及時準確地反映水泥漿的性能，并針對其不足進行優化，充分發揮了其在保障水泥漿質量方面的基礎性技術作用。

對水泥漿現場性能進行檢測能夠有效地對施工方進行監督，保障施工質量。對水泥漿檢測數據進行合理高效的管理，有利于數據資料的后評估，對同區塊的水泥漿體系優選，對水泥漿體系評價，從而提高固井質量。建立固井水泥漿檢測管理信息化系統需要重點考慮以下3個方面的要求[6-8]：

1）整體性。固井水泥漿檢測管理系統應能分析和評估不同體系水泥漿的性能情況，既能針對單一井次固井進行評價，又能針對同一區塊內不同井所使用的不同體系的水泥漿性能進行評價，系統地提供檢測結果。

2）可視化。固井水泥漿檢測管理系統應實現可視化，可以直觀地展示固井水泥漿的使用情況，提升系統的友好性。與此同時，可視化的檢測報告能夠快速準確地反應水泥漿的信息，提高檢測效率及數據的可讀性。

3）時效性。在數據處理方面，應具有較強的數據管理功能，能夠對數據進行收集、整理及分析處理，提供一定的輔助管理意見，為管理者提供優選水泥漿體系的輔助意見，提升數據管控的水平。

4 水泥漿檢測管理系統的設計開發

為實現對固井水泥漿的信息化管理，開發啟用了固井水泥漿檢測管理系統，實現了對委托資料、試驗基本信息、試驗數據及檢測文件的采集、上傳、預警和統計分析，對水泥漿性能實施動態管理。固井水泥漿檢測管理系統主要分為管理系統、檢測系統和文件系統三大模塊，整體系統構架如圖1 所示。以檢測井實驗基本信息錄入為例，系統界面如圖2所示。

圖1 固井水泥漿檢測管理系統架構

圖2 檢測井實驗基本信息錄入

固井水泥漿檢測管理系統由檢測方進行管理，通過企業局域網及移動網絡進行上傳，實現檢測方、委托方及施工方對檢測數據的良好互動，通過固井水泥漿檢測管理系統完善管理制度，簡化檢測流程，減少信息傳遞時間損耗，提高信息傳達效率及準確度，其設計框圖如圖3所示。

圖3 固井水泥漿檢測管理系統設計框圖

4.1 數據庫

建設固井水泥漿檢測管理系統首先要建立固井水泥漿檢測數據庫，固井水泥漿檢測數據庫包括了檢測數據、管理數據及文件數據。

1）檢測數據。檢測數據包含了檢測井所有檢測數據的基本參數，例如密度、稠化時間、流變性、流動度、API失水、抗壓強度等。通過建立檢測數據庫，一方面可以實現對檢測數據的實時瀏覽、分析、統計等功能；另一方面實現對相關鄰井資料的調取，通過對比分析實現對施工參數、水泥漿體系等關鍵因素的優化。

2）管理數據。管理數據包含了檢測人員、檢測單位、檢測井信息等與檢測井相關數據。通過對管理數據進行統計分析可以得到不同施工單位不同水泥漿性能的差異，在一定程度上監督施工質量。

3）文件數據。文件數據包含了水泥漿性能檢測的全部文件數據，包含委托單、收樣單、試驗下發單、檢測報告單、固井設計、檢測報告、工作量確認單及現場檢測的照片及試驗結果曲線等。

4.2 管理子系統

由于與實驗條件相關的數據參數較多，實驗數據及文件管理復雜，存在大量重復工作及信息孤島情況[9]。管理子系統通過對固井水泥漿現場檢測數據進行信息化管理，實現了對信息的錄入、查詢、刪除、修改及導出分析，對施工參數、試驗數據、試驗條件、套管層次等相關數據的管理分析，對現場檢測井基本信息、結算信息、委托單位信息、實驗數據、結算情況、人員工作量的查詢修改等功能，如圖4所示。

圖4 管理子系統功能結構

4.3 檢測子系統

檢測子系統涉及現場檢測數據信息的錄入、查詢、刪除、修改及導出分析等功能，實現了對現場檢測數據的采集，全面匯總了水泥漿檢測重要參數，有利于對固井水泥漿進行評價，如圖5所示。

圖5 檢測子系統功能結構

4.4 文件子系統

文件子系統實現了對固井水泥漿檢測文件的統一管理，實現對檢測文件的批量化管理，對檢查報告、固井設計等文件進行快速的查詢、讀取及保存。其能夠實現快速索引文件、可根據不同單位對文件進行分級分類管理，實現了對固井水泥漿現場檢測數據文件的快速便捷管理，提高了水泥漿檢測的管理效率及信息化程度[10]，如圖6、圖7所示。

圖6 文件子系統功能結構

圖7 文件子系統包含文件結構

5 系統應用

西南油氣田要求區域內重點井、高風險井在固井前必須開展水泥漿現場檢測試驗，以保證固井施工安全。對部分井檢測時試運行了本系統，發現不滿足設計要求10項，包含了密度、稠化時間、抗污染等性能，共調整配方6 次，均在施工前完成整改，未影響正常施工作業，未發生一起固井施工事故，有效地保證了施工安全。

6 結束語

通過對目前固井水泥漿現場檢測存在數據資料查詢不便、利用度不高、共享困難、信息孤島等問題，設計了包含管理系統、檢測系統和文件系統三大模塊的固井水泥漿現場性能檢測信息化管理系統。通過信息化手段完善現場檢測管理，一方面實現了動態化監督管理，能夠實時查看檢測信息，掌握最新動態；另一方面維護了檢測數據的客觀性、及時性及公正性。通過運用固井水泥漿現場性能檢測信息化管理系統實現對水泥漿質量有效監督，為水泥漿體系優選、施工參數優化提供參考依據，為水泥漿現場性能檢測數據管理等提供重要的支持，確保入井流體質量，推動固井信息化建設，助力油公司全面掌握固井資料。