钻井液性能实时现场监测,/,管理系统,Drilling Fluid Parameters Realtime/Field,Monitoring/Management System(DFS),2019,年,06,月,钻井液性能实时现场监测/管理系统Drilling Fluid,1,钻井液性能实时现场监测的重要性,钻井液性能实时现场监测的挑战性,钻井液性能实时现场监测的现状,DFS,的研发,DFS,构成及参数,DFS,数据输出,/,功能描述,DFS,实测数据,/,报告系统,/,数据通讯,DFS,现场布置,DFS,操作及维护,总结,目录,CONTENTS,一,三,四,五,七,八,二,九,六,十,钻井液性能实时现场监测的重要性目录一三四五七八二九六十,2,一、钻井液性能实时现场监测的重要性,钻井液是钻井工程的“血液”，其随钻过程中性能的确定性,/,稳定可控性及时效性是钻井工程本质安全的基础保障。具体关系到：,钻井液携带钻屑、清洁井眼、稳定井壁的能力；,井筒模型的建立；,降低钻井,NPT,、降低完钻周期、降低钻井液消耗；,钻井参数的优化设计、钻井液历史数据的积累、钻井工程的监督管理能力；,钻井作业的本质安全及合规。,实现钻井液性能多参数,/,准确、现场,/,实时、自动,/,智能、数字,/,报表化、连续,/,可追溯且独立,/,安全,/,非介入掌控，全面提升钻井工程数字化,/,信息化及现场决策的时效性,/,科学性，从本质安全角度降低整体钻井工程的不确定性和风险，使“智慧钻井”成为真实可能。,一、钻井液性能实时现场监测的重要性钻井液是钻井工程的“血液”,3,二、钻井液性能实时现场监测的挑战性,钻井液是多相、多成分、非透明的粘稠液体；,钻井液通常含有大量悬浮物；,油基钻井液流变性随温度剧烈变化；,钻井液易堵塞较小的、可能的检测通道；,钻井液不易选择适合的连续、自动取样设备；,针对钻井液现场监测，几乎无法选择现成适合的监测仪表；,保障一个相对稳定、适合、持续、可重复的监测环境异常困难。,二、钻井液性能实时现场监测的挑战性钻井液是多相、多成分、非透,4,三、钻井液性能实时现场监测的现状（,1,）,目前，世界石油天然气行业钻井现场的钻井液监测基本是依赖人工手动操作的各种实验室用检测仪器及设备来完成的。手动操作获得一套钻井液性能参数一般需要,2,4,个小时，甚至更长，由于钻井液特殊的触变性、流变性、温度敏感性及实验室用相关仪器的定期标定需求，任何不同的手动操作流程,/,习惯,/,环境及不同操作人员的质素都可能输出较大误差的钻井液检测数据。,加之人工手动钻井液罐顶部取样，存在遭遇有毒气体环境（,H2S,等）的可能性，作业人员的操作安全风险大。,综上所述：,钻井液性能数据对于现场决策在关键节点的严重滞后；,人工手动取样的安全风险、手动检测的误差、现场针对实验室设备稳定性维护的管理,/,实施的手段及能力；,人工形成钻井液性能数据报告可能的不完整性（钻井液事件的全记录）、非专业性和倾向性等。,均会导致整体钻井工程极大的不确定性、风险及成本控制的无序。,三、钻井液性能实时现场监测的现状（1）目前，世界石油天然气行,5,三、钻井液性能实时现场监测的现状（,2,）,世界上宣称可以用于钻井液实时现场检测的设备：,美国哈里伯顿公司的,DRU,加压密度；,6,速测值；,周期：密度,1-2,分钟；流变性,10-20,分钟；,技术路线：旋转扭矩法；,适用钻井液类型：水基；油基？,以色列,AspectAI,公司的,FLOWSCAN,采用核磁共振技术原理；,6,速测值；,周期：,流变性,5,分钟；,技术路线：核磁共振；,适用钻井液类型：油基。,结论：各种技术机理的采用，“昙花一现”易！“稳定,/,持续,/,重复,/,全自动,/,适用性好”非常难！,三、钻井液性能实时现场监测的现状（2）世界上宣称可以用于钻井,6,四、,DFS,的研发,1,、,DFS,原理及基本结构,流道,换热器,LCT,罐,ST,罐,流量无级调节系统,泥浆罐,四、DFS的研发1、DFS原理及基本结构流道换热器LCT罐S,7,四、,DFS,的研发,2,、专利钻井液流道的设计研发,特点：,通过性强：,1-200mpa.S,；,取样跨度大：长度,1.2,米；,专利内部结构、易于清洗。,四、DFS的研发2、专利钻井液流道的设计研发特点：通过性强：,8,隔离式非接触压力测量；,适应性强：水基,/,油基钻井液均可；,超强的检测精度：,0.075%,；,高精度大范围量程比：,550,：,1,；,检测精度自检测及自校准。,3,、专利一体化非介入式智能取压系统的研发,特点：,隔离式非接触压力测量；3、专利一体化非介入式智能取压系统的研,9,4,、温度跟随系统的研发,特点：,钻井液连续取样加热；,设定控制温度，模拟钻井液环空,钻具内的温度环境；,适应性强：水基,/,油基钻井液均可；,预热时间：,15,分钟；,换热时间：,6,秒,/,度；,无源保温时间：,12,小时（,40,度）。,4、温度跟随系统的研发特点：钻井液连续取样加热；,10,5,、流量无级调节系统的研发,特点：,确保了钻井液在流道的恒压注入；,确保了钻井液在流道的可控流量注入；,取样流量检测范围：,0800,升,/,小时；,取样流量检测精度：,0.2%,；,流量检测准确度自检。,5、流量无级调节系统的研发特点：确保了钻井液在流道的恒压注入,11,6,、量身定制,DCS,控制系统,/,报警系统的研发,特点：,量身定制,DCS,控制系统；,数据自动拟合,/,迭代算法；,数据分析,+,流程自控的同步技术；,系统无限逻辑功能扩展支持。,6、量身定制DCS控制系统/报警系统的研发特点：量身定制DC,12,7,、,V,型控制球阀的应用,特点：,流体阻力小，其阻力系数与同长度的管段相等；,适合含纤维、微小固体颗粒、料浆等介质；,特性是等百分比的，可调比达,100:1,；,在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。,7、V型控制球阀的应用特点：流体阻力小，其阻力系数与同长度的,13,8,、流程自清洁,/,吹扫系统的研发,特点：,配套仪表风,/,干燥系统；,配套储水罐系统；,配套气压调节系统；,配套气压控制系统；,配套清水气驱控制系统；,配套仪表风吹扫控制逻辑。,8、流程自清洁/吹扫系统的研发特点：配套仪表风/干燥系统；,14,五、,DFS,构成及参数（,1,）,循环,/,供液系统,一体化智能取压系统,专利流道系统,仪表风系统,流程自清洁,/,吹扫系统,量身定制,DCS,控制,/,报警系统,流量无级调节系统,温度跟随系统,箱体恒温、照明及,220VAC,电源系统,上位机数据分析,/,服务（数据回放、远传输出、报表）系统,高温高压滤失检测系统,固相含量检测系统,五、DFS构成及参数（1）循环/供液系统,15,五、,DFS,构成及参数（,2,）,五、DFS构成及参数（2）,16,实现钻井现场钻井液性能实时现场自动取样和监测，获得如下数据并实现数据在一次测量周期（,15-20,分钟）完成后同步显示：,六、,DFS,数据输出及功能（,1,）,实现钻井现场钻井液性能实时现场自动取样和监测，获得如下数据并,17,六、,DFS,数据输出及功能（,2,）,根据现场不同要求和需要，可在,DFS,系统就地取样点取样完成如下检测，并将检测结果输入系统报告：,高温高压失水（,ml,）,/,泥饼厚度（,mm,）检测；,固相颗粒含量（,%,）检测。,六、DFS数据输出及功能（2）根据现场不同要求和需要，可在D,18,六、,DFS,数据输出及功能（,3,）,标配功能：,系统从“启动”到“停机”的全自动运行监测；,15-20,分钟获得一组前述数据的监测结果,/,曲线图示；,系统全自动完成自身流程的“清洗,/,吹扫”及,/,或强制手动的“清洗,/,吹扫”；,系统检测单元的自标定功能及系统数据误差报警；可燃气体报警；,自备加热,/,保温系统的钻井液温度跟随,/,模拟的监测；,现场预设或随机的钻井液性能参数实时监测；监测获得数据可就地有线,/,无线传输；,实时密度,/,塑性粘度的“安全作业窗口”设定,/,报警；,扩展采集功能：与现场录井数据系统对接，获得实时钻井深度,/,地层压力,/,温度等数据；,在,PV=1110mpas,的测量区间，数据精度：,1%,，可用于校准传统的六速旋转粘度计；,“启动”到“停机”完整记录钻井液现场事件,/,数据的,DFMMDR,报告。,六、DFS数据输出及功能（3）标配功能：,19,六、,DFS,数据输出及功能（,4,）,选配功能：,硫化氢气体报警；,不同现场,DFS,系统的互联,/,数据汇总，形成钻井液服务商“专家远程支持”能力；,配合现场钻井后效监测（完善中）；,实时现场钻井液参数“驱动的”现场钻井液水力学计算（完善中）。,六、DFS数据输出及功能（4）选配功能：,20,六、,DFS,数据输出及功能（,5,）,下一步技术,/,产品的优化：,利用公司自身在工业自动化领域的优势，持续完善内部控制系统的功能和算法逻辑，不断提升系统的数据准确性、实时性、安全性和适用性；,提升,DFS,系统作为设备的现场机动性和现场接入的适应性；,完善,DFS,国际市场相关强制性认证和专利的申请；,针对钻井现场钻井液系统性监测、管理、调控的需求,/,要求，结合地质力学、岩石物理学、界面化学、粘土矿物学等，不断完善,DFS,的信息,/,数据整合、分析、算法能力，打造基于现场真实数据,/,事件积累的“钻井液数据库专家系统”，提供全面钻井工程钻井液体系基于大数据的优化,/,智能化解决方案。,六、DFS数据输出及功能（5）下一步技术/产品的优化：,21,七、,DFS,实测数据,/,报告系统,/,数据通讯（,1,）,1,、车间测试数据：,PV=8mPa.s,PV=26mPa.s,七、DFS实测数据/报告系统/数据通讯（1）1、车间测试数据,22,2,、钻井现场测试数据：,PV=79mPa.s,中石油长城钻探威,202H57-6,井,PV=113mPa.s,中石油长城钻探威,202H80-4,井,七、,DFS,实测数据,/,报告系统,/,数据通讯（,2,）,2、钻井现场测试数据：PV=79mPa.sPV=113mP,23,3,、钻井现场测试：,七、,DFS,实测数据,/,报告系统,/,数据通讯（,3,）,3、钻井现场测试：七、DFS实测数据/报告系统/数据通讯（,24,4,、,2019,美国休斯敦,OTC,参展：,七、,DFS,实测数据,/,报告系统,/,数据通讯（,4,）,4、2019美国休斯敦OTC参展：七、DFS实测数据/报告,25,就地显示,/,触摸屏编辑：,就地显示,/,触摸屏输入：,七、,DFS,实测数据,/,报告系统,/,数据通讯（,5,）,就地显示/触摸屏编辑：就地显示/触摸屏输入：七、DFS实测数,26,监测数据自动报告融合及历史查询：,记录现场钻井液事件,/,数据的“钻井液监测,/,管理日报”（,DFMMDR,）,七、,DFS,实测数据,/,报告系统,/,数据通讯（,6,）,监测数据自动报告融合及历史查询：记录现场钻井液事件/数据的“,27,自适应有线（网线连接）和无线（无线,Wifi,）连接；,现场,DFS,系统自带“,WIFI”,，用户可利用手机或电脑完成基础单位（单次“启动”到“停止”）完整,DFMMDR,报告（,PDF,格式）的数据下载；,采用有线或无线的,TCP/IP MODBUS,通讯完成,DFS,系统底层数据的下载，以满足数据二次开发应用的需要；,采用,DFS,系统具备的,4G,数据传输能力实现,CPBW,布放于,Internet,服务器的授权访问和数据下载；,利用,CPBW“4G,远程采集服务软件”，用户可独立搭建针对自己所拥有的全部,DFS,系统的远程,WEB,数据服务器，以满足自身远程数据访问和下载的需要。,七、,DFS,实测数据,/,报告系统,/,数据通讯（,7,）,自适应有线（网线连接）和无线（无线Wifi）连接；七、DFS,28