近日,在大庆油田川渝探区潼深2302井试验中,大庆钻探有限公司全程使用钻井液溢漏自动监测报警系统,共监测到井漏15次,准确率100%,比常规监测方法提前预警3~5分钟。该系统被亲切地称为钻井上的溢漏“哨兵”。2024年,这位“哨兵”已累计第一时间监测到溢漏30余次,为钻井作业提供了更及时和准确的安全保障。
川渝探区是大庆油田走出去战略部署的重要区块,也是大型的风险区块,川渝地区地质条件复杂、井控风险较大,导致溢漏频繁且类型多样,能够在第一时间发现溢漏现象并及时报警,对于确保钻井作业的安全和高效至关重要。
面对复杂区域和地质条件下漏失预测难、井漏处理时效低等技术难题,大庆钻探组建了钻井液与防漏堵漏专家工作室,专门针对漏失前期预防、堵漏材料选择、高效堵漏等方面进行技术攻关。
大庆钻探钻井研究所所长裴斐带领4人组成的研发团队,2022年就开始自主研发钻井液溢漏自动监测报警系统,先后经过6次技术迭代和升级,通过研发模拟现场流动环境的室内循环装置,进行了几百小时的室内模拟试验,最终成功研发出第六代钻井液溢漏自动监测报警系统。“该系统能在高温、低温甚至堵漏剂污染的情况下正常工作,无论环境多么恶劣,它都能坚守岗位,确保钻井安全。”裴斐说。
此外,该系统开创性采用双雷达测量配合流体力学方程补偿算法,就像给钻井液安装了一个“智能秤”,它能够非接触式地高精度计量返出流量,一旦发现溢漏,10秒内就能报警,施工人员就能迅速采取措施,避免井漏或井涌的风险。
“这个系统安装方便、免维护、环境适应性强,像一个不知疲倦的‘守护者’,时刻盯着钻井作业,确保一切安全高效进行。”裴斐介绍,第六代产品主要在软件功能上进行了升级与完善,实现了泥浆泵上水效率自动修正功能、多现场总线接口、交互式HMI、数据录井功能、多层级智能报警功能、大数据辅助决策功能等。同时系统还增加了自清洁系统,提高了电子系统的抗温特性。
每一次研发都是在一次次缺陷中不断试错改进。裴斐介绍,2022年,第一代产品问世,采用常规满管电磁流量计,为了满足满管状态,设计了特殊的泥浆增压导流装置。但是在实际应用中存在结构复杂、安装困难的问题,且沉沙问题无法解决。
“后来,我们在第一代产品基础上,实现了三电极型非满管电磁流量计,现场试验过程中发现测量精度较低。改进后采用双列六电极测量方法极大的提高了测量精度,但是还是无法满足微流量高精度测量的要求。”裴斐说。
钻井研究所研发的第三代产品又增加漫反射激光校准系统,进一步提高测量精度,室内试验测量精度满足了设计要求。实际应用中对于水基钻井液能够满足要求,但是接触式电极在油基钻井液中故障率较高,且每次用完必须及时清理探头,无法满足实际应用。为了解决油基钻井液对电极污染的问题,他们又首创采用双雷达的非接触测量方式,并通过提升雷达的透射功率,实现了雷达表面不怕钻井液污染、不受油基钻井液影响,极大提高了系统的适用性,且测量精度满足现场使用需求。
2023年,他们继续研更新迭代,将第五代产品的算法进行升级,增加了基于卡尔曼滤波的液面追踪以及基于NS流体运动方程的剖面流速修正算法,实现了±0.1L/s的高精度测量。
截至目前,该系统已迭代到第六代产品,进行了100余次室内试验以及15次现场试验,均达到设计指标要求。“这标志着系统已成功从现场试验阶段迈入推广应用的新阶段。它不仅能够在第一时间发现钻井液溢流和漏失,有效保障钻井作业的安全,还能显著缩短钻井周期,降低因堵漏而产生的额外费用。”裴斐表示。
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