鉆井液智能坐崗系統研發(fā)記

2024年2月26日凌晨4時(shí)，位于四川樂(lè )山的金山105H井順利完鉆，劉明坤收到來(lái)自重慶鉆探的反饋：“勝利天工的這套鉆井液智能坐崗系統真的管用，幫我們解決了大問(wèn)題！”這對勝利石油工程公司智能信息技術(shù)支持中心鉆井液智能坐崗系統研發(fā)團隊來(lái)講，無(wú)疑是最大的肯定。

該系統自2022年立項，歷經(jīng)一年多的研發(fā)，前期已在勝利石油工程公司內部的勝利東部、西南工區和海洋平臺等不同工區進(jìn)行了應用。金山105H井是它第一次走出勝利，獲得外部市場(chǎng)的認可，是這個(gè)新產(chǎn)品已經(jīng)趨于成熟的重要標志。

小荷才露尖尖角

2022年8月25日，中國石化勝利濟陽(yáng)頁(yè)巖油國家級示范區揭牌，牛頁(yè)一區成為整個(gè)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，勝利工程公司也拿出了看家本領(lǐng)，自動(dòng)貓道、鐵鉆工、機械臂、自動(dòng)排管機等自動(dòng)化產(chǎn)品悉數上陣，精細控壓、旋轉導向、高效PDC鉆頭等高科技產(chǎn)品一一亮相，鉆井液智能坐崗系統也在牛頁(yè)一區嶄露頭角。

牛頁(yè)一區井下地層極為復雜，對壓力極為敏感，鉆井液密度高于2.15g/cm3時(shí)發(fā)生漏失，低于2.14g/cm3則發(fā)生嚴重油氣侵，密度窗口極窄。這就要求泥漿工加大測量頻率，平常15分鐘測量一次鉆井液參數，在鉆遇復雜地層時(shí)要3~5分鐘測量一次，有些數據不能直接測得，還要經(jīng)過(guò)計算，導致這一次的結果還沒(méi)出來(lái)就得測量下一組數據了。

如果還用傳統的測量方法必然會(huì )影響識別溢流漏失的效率，延誤發(fā)現井控風(fēng)險的時(shí)機。此時(shí)，鉆井液智能坐崗系統就體現出它的最大優(yōu)勢。它以傳感器代替人工采集方式，有效解決了測量手段導致的測量誤差較大問(wèn)題，并以智能化算法程序替代人工測量和計算，避免了遲報、誤報、漏報問(wèn)題。

智能坐崗系統還展現出了超預期的功能，及時(shí)精準提示溢流漏失量，為現場(chǎng)精細倒漿、壓水眼、替漿作業(yè)提供了可靠的數據支持，保障安全快速鉆進(jìn)，助力70169SL創(chuàng )下29.5天鉆井周期記錄。

智能坐崗系統在牛頁(yè)一區一戰成名。

系統研發(fā)四人組

勝利石油工程公司智能信息技術(shù)支持中心就是智能坐崗系統的發(fā)源地，智能研發(fā)中心主任師成冠琪是項目主要負責人，別看他今年只有35歲，從事科研工作已經(jīng)十二年了。

成冠琪學(xué)的是化學(xué)專(zhuān)業(yè)，畢業(yè)后在鉆井工藝研究院油化所從事鉆井液相關(guān)科研工作，后來(lái)又參與數字化轉型，投身石油工程信息化事業(yè)。一切似乎都是冥冥之中注定，立項的時(shí)候，他很自然的就想到了鉆井液智能坐崗系統，剛好可以把他這些年的泥漿技術(shù)和信息化經(jīng)驗整合在一起。

后來(lái)加入進(jìn)來(lái)的“九零后”工程師宋文文是電氣自動(dòng)化編程高手，有鉆井隊實(shí)習經(jīng)歷，稍年長(cháng)一點(diǎn)的劉明坤也只有40歲，但有著(zhù)豐富的現場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗，在儀器儀表設計上頗有心得。李玉紅是團隊中唯一一位女同志，負責功能設計和軟件開(kāi)發(fā)工作，技術(shù)水平高超，做事風(fēng)格沉穩。四人在軟件、硬件、現場(chǎng)各有所長(cháng)，并且都對鉆井作業(yè)流程有相當深入的了解，這才是科研向實(shí)踐轉化過(guò)程中實(shí)用性的根本保證。他們有一個(gè)共同的信念，那就是做真正對現場(chǎng)有價(jià)值的科研，為現場(chǎng)解決實(shí)際問(wèn)題。

他們先從數據收集入手，盡可能多的收集數據，采用更先進(jìn)的測量?jì)x器。因為有實(shí)踐經(jīng)驗，他們知道傳統測量手段的弊端，比如測量液位時(shí)，傳統尺量誤差大，操作不方便；機械浮球的測量精度差，且會(huì )由于泥漿包裹導致不敏感。于是，他們選擇了超聲波儀器測量液位。除此之外，他們還把地質(zhì)錄井的測量數據也集成進(jìn)來(lái)，加大數據采集量，保證一定的數據冗余度，從而提高系統的可靠性。

數據采集回來(lái)，如何讓數據說(shuō)話(huà)，把數據變成現場(chǎng)施工人員能看懂的語(yǔ)言才是最關(guān)鍵的。負責電氣自動(dòng)化編程的宋文文每天的工作就是寫(xiě)代碼、跑現場(chǎng)測程序，面對海量的數據，要找出數據與現場(chǎng)業(yè)務(wù)間的邏輯關(guān)系，把它們不斷的計算重組，讓它們以最直白、最可靠的形式展現在操作界面上。僅“人工灌漿量計算”這一條功能，就要519條代碼，整套程序有不下3萬(wàn)條代碼。程序運行一遇到算法推演結果與現場(chǎng)數據對不上，他就要在這3萬(wàn)條代碼里找出原因，修改，再運行，再修改。

程序核心算法開(kāi)發(fā)完，宋文文覺(jué)得終于可以到現場(chǎng)應用了，劉明坤卻成為第一個(gè)提出問(wèn)題的人。他有豐富的現場(chǎng)經(jīng)驗，往往會(huì )根據現場(chǎng)可能發(fā)生的工況提出更復雜的需求，以確保系統的應對能力。比如起下鉆環(huán)空里的液位變化，如何自動(dòng)識別起鉆動(dòng)作，甚至包括各種復合鉆具對液量變化的影響等等，他們設計了3大類(lèi)工況，4個(gè)成熟業(yè)務(wù)，共計70多種場(chǎng)景，幾乎涵蓋了泥漿工現場(chǎng)作業(yè)所有常見(jiàn)業(yè)務(wù)狀況。

先后改過(guò)100多個(gè)版本，他們已記不清熬過(guò)多少個(gè)通宵，在枯燥的數據和代碼之間反復糾纏，其中的痛苦和糾結是常人難以理解的。但當程序在現場(chǎng)運行穩定，操作界面清晰明朗，操作簡(jiǎn)便易學(xué)，他們內心的喜悅也是常人難以體會(huì )的。

系統越智能操作越簡(jiǎn)便

系統首秀就在牛頁(yè)一區，安裝在黃河鉆井70169隊。他們先把硬件安裝好，考慮到井隊搬家，他們把數據采集儀器都做成即拔即插式，安裝簡(jiǎn)便易學(xué)。安裝完已是晚上，本想等明天再教泥漿工使用，沒(méi)想到，第二天剛到井上，泥漿組長(cháng)劉巖巖就笑著(zhù)對他說(shuō)：“你們這套系統挺好用！”“??？已經(jīng)用上了？還沒(méi)教你怎么操作呢?！薄斑@還用教？一看就會(huì )?！?/p>

很快，同一井場(chǎng)的其他隊伍也眼熱起來(lái)，紛紛要求安裝智能坐崗系統。這套系統不只能展示實(shí)時(shí)數據，還能自動(dòng)繪制曲線(xiàn)，并按照1min/5min/15min自動(dòng)生成坐崗報表，相當于一個(gè)晝夜值守、片刻無(wú)休的“泥漿工”。該系統還可以根據需要啟用自動(dòng)灌漿功能，井筒灌滿(mǎn)返漿后自動(dòng)停泵，避免灌漿不及時(shí)發(fā)生溢流風(fēng)險；在下鉆時(shí)提供了自動(dòng)倒漿功能，避免計量罐滿(mǎn)罐鉆井液溢出罐面?？梢哉f(shuō)大大降低了泥漿工的勞動(dòng)強度，提高了工作效率和準確性，絕對稱(chēng)得上是泥漿工的“好幫手”。

該系統不只為泥漿工提供幫助，也為司鉆、技術(shù)員等管理人員提供了數據支持。它不只可以發(fā)出預警，還可勾選任一時(shí)間段生成泥漿液量和錄井數據歷史曲線(xiàn)，方便追溯，為井下復雜處理提供可靠數據。

金山105H井在4200米左右鉆遇斷層，共發(fā)生20余次井漏，智能坐崗系統及時(shí)發(fā)出漏失預警，井隊人員立即調整鉆井液泵送流量，減少了大量漏失油基鉆井液造成的損失。在完鉆的第一時(shí)間發(fā)來(lái)反饋，感激之情溢于言表，成冠琪也難掩激動(dòng)的心情：“作為一名科研人員，最開(kāi)心的不就是自己研發(fā)的產(chǎn)品能真正用得上嗎？這就是我們的價(jià)值所在！”

目前，成冠琪團隊正在進(jìn)一步完善現有系統，拓展系統功能，提高數據分析利用率，適配更多業(yè)務(wù)場(chǎng)景，加速產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化落地、規?；茝V。他們將乘著(zhù)數智化轉型的東風(fēng)，在科研成果轉化上奏響一支青春進(jìn)行曲。（中石化勝利石油工程公司智能信息技術(shù)支持中心 李亞男 江川）