溢漏“哨兵”上岗记

 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。