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在線監(jiān)測系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)基本類似，利用現(xiàn)有的中海油企業(yè)自身局域網(wǎng)實現(xiàn)內(nèi)部信息傳輸共享，狀態(tài)監(jiān)測故障診斷中心的人員與油田各平臺設(shè)備管理人員都能利用客戶端登陸在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以瀏覽當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)還具有故障顯示或報警功能。

1.在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在線系統(tǒng)監(jiān)測的方法：在設(shè)備軸承位置安裝加速度傳感器，通過網(wǎng)線與現(xiàn)場服務(wù)器和動設(shè)備遠(yuǎn)程檢測與智能診斷中心的服務(wù)器相連接，實施數(shù)據(jù)傳輸和存儲備份，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成視頻頻譜圖形?，F(xiàn)場管理人員可以直接登陸到現(xiàn)場服務(wù)器，觀察設(shè)備各檢測點的振動總值和振動趨勢，并根據(jù)設(shè)備狀態(tài)采取相應(yīng)的措施，避免設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障；狀態(tài)監(jiān)測工程師負(fù)責(zé)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷，其他被授權(quán)用戶也可以登陸到狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器，通過IE瀏覽所有作業(yè)區(qū)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。信息網(wǎng)絡(luò)化為實時狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)將振動、溫度、沖擊監(jiān)測和診斷集合為一體化的信息網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。此系統(tǒng)采用了多種技術(shù)，可以針對不同用戶、不同設(shè)備、不同網(wǎng)絡(luò)特點，形成了一套基于Internet的設(shè)備實時在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)中將監(jiān)測、診斷、報警、預(yù)防維修集合于一體，為用戶快速、準(zhǔn)確診斷設(shè)備故障提供了有效的手段。中海油檢測中心局域網(wǎng)示意圖如圖2所示。

2.在線系統(tǒng)常規(guī)圖譜

機(jī)組狀態(tài)總貌圖如圖3所示，趨勢圖如圖4所示。在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)可以與其他控制系統(tǒng)對接，即將其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引入到該系統(tǒng)或者將該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引入到其他系統(tǒng)，尤其是可以將控制系統(tǒng)中的工藝量參數(shù)引入到監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對機(jī)組的綜合分析診斷。目前狀態(tài)監(jiān)測故障診斷中心使用的在線監(jiān)測系統(tǒng)有上海容知RH2000在線系統(tǒng)與北京化工大學(xué)BH5000系統(tǒng)。

3.系統(tǒng)功能及技術(shù)特點

(1)自動數(shù)據(jù)采集。(2)智能實時預(yù)警。(3)信號分析處理。信號分析處理系統(tǒng)可對各個機(jī)組在不同時刻、不同狀態(tài)下的動態(tài)信號快速準(zhǔn)確地進(jìn)行各種信號分析和數(shù)據(jù)處理，以各種圖譜表達(dá)出來，并將其數(shù)據(jù)信號特征傳遞給故障診斷專家系統(tǒng)，為準(zhǔn)確識別故障提供了數(shù)據(jù)支持。(4)故障智能診斷。通過對動設(shè)備狀態(tài)特征參數(shù)變化的識別、分析設(shè)備發(fā)生振動和機(jī)械損傷的原因、判斷振源、提出維修建議。故障智能診斷專家系統(tǒng)依托動設(shè)備離線監(jiān)測數(shù)據(jù)積累和各種類型的故障案例，整合了豐富的故障診斷知識和經(jīng)驗，保證了較高的故障診斷準(zhǔn)確率。(5)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。兩層與三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示意圖見圖5。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在訪問量和數(shù)據(jù)傳輸量方面存在很大的瓶頸，本系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)應(yīng)用體系(如圖5b所示)。在三層體系結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用服務(wù)層接受客戶端的業(yè)務(wù)請求，根據(jù)請求訪問數(shù)據(jù)庫，做相關(guān)處理，將處理結(jié)果返回客戶機(jī)。應(yīng)用服務(wù)層從物理上和邏輯上都可以獨立出來，客戶端不直接訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(層)，而是訪問應(yīng)用服務(wù)層。與兩層體系結(jié)構(gòu)相比，三層體系結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點：①體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化，方便了軟件維護(hù)及系統(tǒng)管理，增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展能力；②提高了系統(tǒng)安全性以及業(yè)務(wù)級的權(quán)限管理，客戶端和數(shù)據(jù)庫隔離，有利于安全管理；在體系結(jié)構(gòu)中將業(yè)務(wù)邏輯劃分權(quán)限，一種業(yè)務(wù)對應(yīng)一個中間件模塊(應(yīng)用服務(wù))，利用中間件的安全管理對其進(jìn)行訪問控制，使權(quán)限控制與管理更加靈活、方便和實效；③減少網(wǎng)絡(luò)流量和提高響應(yīng)速度，應(yīng)用服務(wù)層的引入有效地解決了網(wǎng)絡(luò)瓶頸和數(shù)據(jù)庫連接數(shù)過多而引起數(shù)據(jù)庫性能下降的問題。

信息網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程故障診斷能有效評價設(shè)備的實際動態(tài)性能和佳的運(yùn)動參數(shù)，有效評價設(shè)備的維修質(zhì)量及性能，保障設(shè)備安全運(yùn)行，形成了設(shè)備管理新的模式，提高了設(shè)備管理水平。

20世紀(jì)90年代初，國外有關(guān)商業(yè)公司爭先恐后地開發(fā)多元醇類添加劑，目前，多元醇添加劑的商品牌號已達(dá)上百種。如Anchor公司生產(chǎn)的ANCO2001、AVA公司生產(chǎn)的AVAGLYCO抗高溫多元醇系列、BHInteq公司生產(chǎn)的AQUA-COL多元醇系列、BP公司生產(chǎn)的DCP聚丙烯多元醇系列、Briod公司生產(chǎn)的GEM系列、M-I公司生產(chǎn)的GLYDRIL系列，等。國外對多元醇的研究始于1940年CannonG.E.等人[2]使用30%的乙二醇和丙三醇成功地解決了水敏地層的頁巖膨脹問題，隨后發(fā)展了與乙二醇和丙二醇具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯醚、脂肪醇聚氧丁烯醚、以及以多羥基官能團(tuán)為起始基的聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物，近年來又?jǐn)U展在聚氧烯共聚物上引進(jìn)不同基團(tuán)，形成一些新型的聚醚衍生物。美國亨斯邁化工公司KleinHR等人[3]為解決使用無機(jī)鹽抑制劑造成的鉆井液絮凝、濾失量變大，有毒性等問題，研究了1種聚氧乙烯聚氧丙烯醚胺，作為一種良好的黏土抑制劑，且不影響鉆井液流變性能，其分子結(jié)構(gòu)為H2N—X—（OCH2CH2）x—（OCH2CH（CH3））y—NH2。M-I公司的BaileyL[4]為解決使用油基鉆井液產(chǎn)生的環(huán)保問題，從ICI化學(xué)工業(yè)公司BRIJ系列表面活性劑中優(yōu)選出了一種脂肪醇聚氧乙烯醚，其分子結(jié)構(gòu)為RO-（CH2CH2O）nH，將其與無機(jī)鹽協(xié)同作用，具有更好的防止黏土水化膨脹作用。伊朗Pars鉆井液公司的ChegnySJ等人[5]研究出了一種乳液多元醇鉆井液體系，用其替代油基鉆井液，解決了油基鉆井液給伊朗低滲油氣田鉆井帶來的環(huán)境影響、儲層傷害、高成本問題，其多元醇分子結(jié)構(gòu)為：RO—（CH2CH2O）m（CH2CHO（CH3））n。RutgersOrganics公司的LochelFP等人[6]優(yōu)選了RutgersOrganics公司的BP261產(chǎn)品和巴斯夫公司Pluronic系列產(chǎn)品，分子結(jié)構(gòu)為HO—（EO）x—（PO）y—（EO）z，并和脂肪酸混合，合成了性能優(yōu)良的適用于水基、油基鉆井液的潤滑劑，且具有良好的井眼穩(wěn)定作用。貝克休斯公司MelearS等人[7]研究了一系列來自O(shè)lin化學(xué)公司、巴斯夫公司、貝克公司、聯(lián)合碳化學(xué)公司和殼牌公司的水溶性濁點為33.3～100℃的聚醚多元醇，產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)主要為PEP三嵌段制：RO—（PO）x—（EO）y—（PO）z。NorfleetJE等人[8]研究了聯(lián)合碳化學(xué)公司UCON50HB、UCON75H以及陶氏化學(xué)公司的DOW15系列環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚物，作為一種鹽水鉆井液的黏度調(diào)節(jié)劑和頁巖抑制劑。Shell公司的HaleAH等人[9，10]研究出了一種聚1，4二噁烷二羥甲基醇，用于改善深水低溫鉆井液流變性、抑制天然氣水合物生成、以及作為一種井眼穩(wěn)定劑。

2中國研究進(jìn)展

中國于20世紀(jì)90年代初由江漢石油學(xué)院向興金等人成功研制出JLX系列多元醇產(chǎn)品，并開發(fā)出了一套多元醇鉆井液（PEM）體系，在海上油氣田安全快速鉆井、保護(hù)油氣層、潤滑與環(huán)境保護(hù)等方面取得了很好的效果，奠定了海洋環(huán)保型水基鉆井液基礎(chǔ)[11]。隨后中國研究學(xué)者又對多元醇進(jìn)行了改性，如肖穩(wěn)發(fā)等人[12]將聚醚多元醇加入有機(jī)硅改性劑，合成了有機(jī)硅改性聚醚多元醇潤滑劑Silicon-1；羅躍[13]以混合多羥基醇為起始劑，合成了環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷嵌段聚醚多元醇，研制了新型水基防塌潤滑劑JHG；中國石油大學(xué)（華東）呂開河、邱正松等人，以丙二醇、丙三醇為起始劑，與EO/PO共聚合成了聚醚多元醇潤滑劑SYT-2[14]；山東大學(xué)楚澤鵬[15]，為了探索不同結(jié)構(gòu)的聚醚多元醇對其抑制性能的影響，選取了一些EO/PO無規(guī)共聚物和嵌段共聚物進(jìn)行了實驗，優(yōu)選出了分子結(jié)構(gòu)合適、鉆井液性能良好的EO/PO共聚物；山東得順源石油科技公司通過聚醚多元醇引入胺基，合成了一種高性能水基鉆井液頁巖抑制劑AP-1[16]。這些產(chǎn)品的開發(fā)都極大程度上豐富了中國多元醇頁巖抑制劑產(chǎn)品的種類，促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量的改善。

3中國鉆井液用聚醚多元醇關(guān)鍵技術(shù)問題

目前，國外對聚醚多元醇產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，不但推出了質(zhì)量更好的升級產(chǎn)品，還有效改善了該產(chǎn)品的抑制性能、潤滑性能及其與鉆井液的配伍性等各項綜合性能。但中國鉆井液用聚醚多元醇生產(chǎn)廠商較少、代號繁多、分子結(jié)構(gòu)混亂、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊及質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)不健全、在產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)和多元醇抑制機(jī)理方面沒有深入研究，制約了中國鉆井液用頁巖抑制劑的發(fā)展。通過聚醚多元醇的現(xiàn)場應(yīng)用反饋和室內(nèi)實驗分析，發(fā)現(xiàn)中國聚醚多元醇絕大部分產(chǎn)品不合格，不能滿足中石油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鉆井液用抑制劑聚合醇技術(shù)要求》（Q/SY1348-2010）[17]，主要存在的產(chǎn)品質(zhì)量問題有：水溶性差，多元醇在高濃度鹽水中有不溶問題，無濁點；產(chǎn)品在濁點以上溫度下的頁巖抑制性能和潤滑性能不理想；引起鉆井液發(fā)泡、增黏、對鉆井液流變性能影響大，不利于現(xiàn)場鉆井液維護(hù)處理；熒光高，干擾地質(zhì)錄井；有一定的毒性，難生物降解。尚未弄清的作用機(jī)理有：多元醇的分子結(jié)構(gòu)對鉆井液的使用性能的影響；多元醇的濁點效應(yīng)對鉆井液的頁巖抑制性、封堵性、潤滑性能的影響；多元醇與無機(jī)鹽的協(xié)同效應(yīng)對抑制頁巖水化分散的影響；多元醇與黏土的吸附作用機(jī)理等。多元醇的分子結(jié)構(gòu)及其在鉆井液中的作用機(jī)理的深入研究，對于分子結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提高其在鉆井液中的綜合性能具有關(guān)鍵性指導(dǎo)作用。

在鉆井液中的應(yīng)用進(jìn)展

聚醚多元醇在鉆井液中可以作為一種性能優(yōu)異的頁巖抑制劑、水溶性潤滑劑、防泥包劑，在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用于海洋及陸地油氣田深井、大位移井、水平井及水敏性地層的鉆探。同時，在環(huán)保型水基鉆井液、深水鉆井使用的低溫流變調(diào)節(jié)劑和天然氣水合物抑制劑，以及非常規(guī)能源鉆井用鉆井液，等領(lǐng)域都得到了良好的應(yīng)用。

1在環(huán)保型水基鉆井液方面的應(yīng)用

聚醚多元醇具有較低的毒性、易于生物降解，滿足環(huán)境保護(hù)的要求，尤其是在環(huán)境敏感性海域使用時達(dá)到了海洋排放標(biāo)準(zhǔn)。同時聚醚多元醇是非離子型低分子量聚合物，具有一般表面活性劑的特點，能減少油水界面張力，降低油氣滲流阻力，在井下濁點溫度以上可以提高濾液的液相黏度、封堵微孔隙、防止黏土水化膨脹。而且聚醚多元醇在儲層使用可以作為一種很好的無熒光、低毒潤滑劑，替代常規(guī)的植物油、礦物油潤滑劑或瀝青等。所以，聚醚多元醇作為一種環(huán)境友好、儲層低傷害型處理劑，有利于及時發(fā)現(xiàn)油氣層，提高產(chǎn)能，減少環(huán)境污染，被廣泛應(yīng)用于儲層保護(hù)鉆井液體系。目前，常用的多元醇儲層保護(hù)鉆井液，主要技術(shù)是采用無黏土、易生物降解的聚合物、酸溶性加重劑和多元醇復(fù)配，其基本配方如下。水相（淡水、海水、鹽水）+0.2%NaOH+0.15%Na2CO3+（0.1%～0.3%）XC+（0.1%～0.5%）PAC-LV+（0.5%～2.0%）淀粉+（1%～5%）多元醇+（0.1%～0.3%）殺菌劑+超細(xì)CaCO3

2改善深水低溫鉆井液的流變性能

目前世界上深水鉆井活躍的地區(qū)主要包括墨西哥灣、西非和巴西等地。深水鉆井作業(yè)時的低溫給鉆井液帶來了2個關(guān)鍵性問題：①低溫時，鉆井液增稠、黏度和切力升高，甚凝固，尤其當(dāng)處理井下復(fù)雜問題或者關(guān)井時鉆井液長時間靜止時，鉆井液的流變性是要考慮的問題；②淺層含氣砂巖所引起的天然氣水合物生成問題，在海底較高的靜水壓力和較低的溫度環(huán)境下增加了氣體水合物生成的可能性，如果形成氣體水合物可堵塞節(jié)流管匯、隔水導(dǎo)管和海底防噴器等，給海洋石油鉆井帶來嚴(yán)重的事故。目前深水鉆井常用的鉆井液體系有高鹽／PHPA（部分水解聚丙烯酰胺）多元醇鉆井液體系和油基、合成基鉆井液體系[18]。深水海底溫度一般在4℃左右，有些地區(qū)溫度可低-3℃，如挪威深水海域，海底溫度可低-2.5℃，加上不斷變化的海洋環(huán)境和嚴(yán)格的環(huán)保要求，使區(qū)域的鉆井液設(shè)計非常困難。低的海水溫度和約11MPa的高靜水壓力，適于形成具有潛在危害的氣體水合物，因此要求鉆井液具有良好的低溫流變性能和水化物抑制能力。多元醇較低的凝點使其具有良好的低溫流變性，有效地解決了深水鉆井的低溫流變性、井壁穩(wěn)定性、鉆頭泥包、天然氣水合物生成、漏失帶來的高成本、環(huán)境敏感性等許多鉆井難題[19]。HaleAH等人[9，10]研究出了多種分子結(jié)構(gòu)的聚1，4二噁烷二羥甲基醇，作為深水天然氣水合物抑制劑、凝點調(diào)節(jié)劑和頁巖抑制劑。中國徐加放[20]、劉天樂[21]在分析海洋深水鉆井、水合物和地層特點的基礎(chǔ)上優(yōu)選出了多元醇水合物抑制劑，實驗表明，該多元醇鉆井液在低溫環(huán)境下具有良好的流變性、頁巖膨脹和水合物生成抑制性，且能夠較好地滿足鉆井對保護(hù)井壁、懸浮鉆屑、清潔井底的要求。

3在替代油基鉆井液的高性能水基鉆井液中的應(yīng)用

多元醇一直是用來替代油基鉆井液、提高水基鉆井液頁巖抑制性能的產(chǎn)品。1996年，BakerHughes公司的BlandR[22]等人發(fā)明了一種可替代油基鉆井液的環(huán)保型多元醇水基鉆井液，該多元醇的分子量在500～2000之間，能有效進(jìn)入地層孔隙，濁點溫度可以通過加入可溶性鹽來改變，以適應(yīng)不同井眼循環(huán)溫度。在KRA油田的現(xiàn)場應(yīng)用表明，該多元醇能明顯抑制鉆井液黏切升高，大幅度減少稀釋水的用量。2002年，BlandR[23]進(jìn)一步證實這種兩相多元醇鉆井液體系通過引入一種ROP石蠟鉆速提高劑可以替代OBM/SBM，這種鉆井液通過抑制黏土膨脹和孔隙壓力傳遞保持鉆屑和井壁穩(wěn)定，并提供良好的潤滑性能和高溫穩(wěn)定性能。2口鄰井的對比試驗表明，水基鉆井液比合成基鉆井液更能節(jié)省鉆井周期和費(fèi)用。SamaeiSM、ChegnySJ[24]等人針對伊朗低滲油氣田開發(fā)，研究出了替代油基鉆井液的、環(huán)境可接受的多元醇水基鉆井液，其流變性能和抑制性能均和油基鉆井液相當(dāng)。US5586608[25]、US8071509[26]介紹了一種多元醇，其分子量在200～2000之間，加量在5%～20%之間，在濁點以上溫度條件下，多元醇呈油狀析出，使體系形成一種水包油鉆井液，其性能接近于油基鉆井液的性能。在US6291405[27]中甚要求多元醇的濃度不低于70%，以使體系顯現(xiàn)出和油基鉆井液一樣的*頁巖抑制性能。

4在頁巖氣井鉆井中的應(yīng)用

油基鉆井液一直是頁巖氣水平井鉆井的鉆井液體系，但隨著對頁巖氣地層認(rèn)識的逐漸深入和鉆井液技術(shù)的不斷進(jìn)步，油基鉆井液鉆井帶來的生態(tài)環(huán)境污染、固井質(zhì)量問題、影響地質(zhì)錄井以及天然氣侵入導(dǎo)致的井噴失控等問題也開始受到重視，一些石油公司逐漸開始使用水基鉆井液進(jìn)行頁巖氣水平井的鉆探。哈里伯頓公司的技術(shù)人員針對北美Haynesville、Fayetteville和Barnett三大頁巖氣產(chǎn)區(qū)的地層特點和鉆井工程要求，通過進(jìn)行巖石XRD數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)、井壁穩(wěn)定因素（井溫、流體密度、可溶鹽、CO2、井身結(jié)構(gòu)）、環(huán)境影響等方面的分析，設(shè)計開發(fā)出了一套硅酸鹽多元醇水基鉆井液體系，該體系以硅酸鹽、多元醇、磺化瀝青為頁巖穩(wěn)定劑。室內(nèi)實驗結(jié)果表明，該液體系能夠很好地起到抑制頁巖地層礦物水化、膨脹的作用，能夠克服常規(guī)水基鉆井液導(dǎo)致的頁巖失穩(wěn)問題，現(xiàn)場應(yīng)用表明該體系具有較非水基鉆井液更好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有優(yōu)先主導(dǎo)頁巖氣水基鉆井液的市場前景[28]。中國四川盆地長寧構(gòu)造寧206頁巖氣井，三開采用有機(jī)鹽多元醇鉆井液鉆井，該體系對碳質(zhì)頁巖有著很強(qiáng)的抑制封堵防塌能力，井壁穩(wěn)定，鉆井液性能維護(hù)周期長，防卡性能好，能夠較好地滿足工程和地質(zhì)的需要，對今后頁巖氣井通過采用水基鉆井液鉆井達(dá)到提速提效目的具有很好的參考價值[29]。

結(jié)論

1.目前中國對環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚的合成機(jī)理、合成工藝已經(jīng)有比較深入的研究，但是鉆井液用聚醚多元醇的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面還有很大的拓展空間，甚可以在聚醚多元醇分子中引進(jìn)不同基團(tuán)，以進(jìn)一步促進(jìn)聚醚的多樣化和系列化。

2.聚醚多元醇分子結(jié)構(gòu)的多樣性，決定了產(chǎn)品種類的多樣性，同時也暴露了中國鉆井液市場上部分聚醚多元醇產(chǎn)品質(zhì)量存在的眾多缺陷，給鉆井液現(xiàn)場維護(hù)處理造成了一定的影響。相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)該制定更為科學(xué)嚴(yán)密的高質(zhì)量企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在產(chǎn)品質(zhì)量檢測上除考慮其濁點效應(yīng)、聚氧烯含量和頁巖抑制性能外，更要重點考慮其對鉆井液的流變性能影響以及作為一種環(huán)境友好型處理劑，應(yīng)充分考慮其環(huán)保指標(biāo)。終規(guī)范中國鉆井液用聚醚多元醇使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量