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在線監測系統的框架結構基本類似，利用現有的中海油企業自身局域網實現內部信息傳輸共享，狀態監測故障診斷中心的人員與油田各平臺設備管理人員都能利用客戶端登陸在線監測系統，可以瀏覽當前設備的運行狀態。系統還具有故障顯示或報警功能。

1.在線監測網絡系統結構

在線系統監測的方法：在設備軸承位置安裝加速度傳感器，通過網線與現場服務器和動設備遠程檢測與智能診斷中心的服務器相連接，實施數據傳輸和存儲備份，數據轉換成視頻頻譜圖形?，F場管理人員可以直接登陸到現場服務器，觀察設備各檢測點的振動總值和振動趨勢，并根據設備狀態采取相應的措施，避免設備出現嚴重故障；狀態監測工程師負責對設備進行遠程故障診斷，其他被授權用戶也可以登陸到狀態監測服務器，通過IE瀏覽所有作業區的設備運行數據。信息網絡化為實時狀態監測診斷系統將振動、溫度、沖擊監測和診斷集合為一體化的信息網絡化系統。此系統采用了多種技術，可以針對不同用戶、不同設備、不同網絡特點，形成了一套基于Internet的設備實時在線監測診斷系統。系統中將監測、診斷、報警、預防維修集合于一體，為用戶快速、準確診斷設備故障提供了有效的手段。中海油檢測中心局域網示意圖如圖2所示。

2.在線系統常規圖譜

機組狀態總貌圖如圖3所示，趨勢圖如圖4所示。在線監測診斷系統可以與其他控制系統對接，即將其他系統的數據引入到該系統或者將該系統的數據引入到其他系統，尤其是可以將控制系統中的工藝量參數引入到監測系統，實現對機組的綜合分析診斷。目前狀態監測故障診斷中心使用的在線監測系統有上海容知RH2000在線系統與北京化工大學BH5000系統。

3.系統功能及技術特點

(1)自動數據采集。(2)智能實時預警。(3)信號分析處理。信號分析處理系統可對各個機組在不同時刻、不同狀態下的動態信號快速準確地進行各種信號分析和數據處理，以各種圖譜表達出來，并將其數據信號特征傳遞給故障診斷專家系統，為準確識別故障提供了數據支持。(4)故障智能診斷。通過對動設備狀態特征參數變化的識別、分析設備發生振動和機械損傷的原因、判斷振源、提出維修建議。故障智能診斷專家系統依托動設備離線監測數據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驗，保證了較高的故障診斷準確率。(5)三層網絡架構。兩層與三層網絡體系結構示意圖見圖5。傳統的網絡架構在訪問量和數據傳輸量方面存在很大的瓶頸，本系統采用三層結構應用體系(如圖5b所示)。在三層體系結構中，應用服務層接受客戶端的業務請求，根據請求訪問數據庫，做相關處理，將處理結果返回客戶機。應用服務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據庫服務器(層)，而是訪問應用服務層。與兩層體系結構相比，三層體系結構具有許多優點：①體系結構優化，方便了軟件維護及系統管理，增強了系統的擴展能力；②提高了系統安全性以及業務級的權限管理，客戶端和數據庫隔離，有利于安全管理；在體系結構中將業務邏輯劃分權限，一種業務對應一個中間件模塊(應用服務)，利用中間件的安全管理對其進行訪問控制，使權限控制與管理更加靈活、方便和實效；③減少網絡流量和提高響應速度，應用服務層的引入有效地解決了網絡瓶頸和數據庫連接數過多而引起數據庫性能下降的問題。

信息網絡化的遠程故障診斷能有效評價設備的實際動態性能和佳的運動參數，有效評價設備的維修質量及性能，保障設備安全運行，形成了設備管理新的模式，提高了設備管理水平。

20世紀90年代初，國外有關商業公司爭先恐后地開發多元醇類添加劑，目前，多元醇添加劑的商品牌號已達上百種。如Anchor公司生產的ANCO2001、AVA公司生產的AVAGLYCO抗高溫多元醇系列、BHInteq公司生產的AQUA-COL多元醇系列、BP公司生產的DCP聚丙烯多元醇系列、Briod公司生產的GEM系列、M-I公司生產的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，隨后發展了與乙二醇和丙二醇具有相似化學結構的聚乙二醇、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為起始基的聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物，近年來又擴展在聚氧烯共聚物上引進不同基團，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，其分子結構為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生的環保問題，從ICI化學工業公司BRIJ系列表面活性劑中優選出了一種脂肪醇聚氧乙烯醚，其分子結構為RO-（CH2CH2O）nH，將其與無機鹽協同作用，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境影響、儲層傷害、高成本問題，其多元醇分子結構為：RO—（CH2CH2O）m（CH2CHO（CH3））n。RutgersOrganics公司的LochelFP等人[6]優選了RutgersOrganics公司的BP261產品和巴斯夫公司Pluronic系列產品，分子結構為HO—（EO）x—（PO）y—（EO）z，并和脂肪酸混合，合成了性能優良的適用于水基、油基鉆井液的潤滑劑，且具有良好的井眼穩定作用。貝克休斯公司MelearS等人[7]研究了一系列來自Olin化學公司、巴斯夫公司、貝克公司、聯合碳化學公司和殼牌公司的水溶性濁點為33.3～100℃的聚醚多元醇，產品分子結構主要為PEP三嵌段制：RO—（PO）x—（EO）y—（PO）z。NorfleetJE等人[8]研究了聯合碳化學公司UCON50HB、UCON75H以及陶氏化學公司的DOW15系列環氧乙烷環氧丙烷共聚物，作為一種鹽水鉆井液的黏度調節劑和頁巖抑制劑。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定劑。

2中國研究進展

中國于20世紀90年代初由江漢石油學院向興金等人成功研制出JLX系列多元醇產品，并開發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、保護油氣層、潤滑與環境保護等方面取得了很好的效果，奠定了海洋環保型水基鉆井液基礎[11]。隨后中國研究學者又對多元醇進行了改性，如肖穩發等人[12]將聚醚多元醇加入有機硅改性劑，合成了有機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，合成了環氧乙烷和環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（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]；山東大學楚澤鵬[15]，為了探索不同結構的聚醚多元醇對其抑制性能的影響，選取了一些EO/PO無規共聚物和嵌段共聚物進行了實驗，優選出了分子結構合適、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]。這些產品的開發都極大程度上豐富了中國多元醇頁巖抑制劑產品的種類，促進了產品質量的改善。

3中國鉆井液用聚醚多元醇關鍵技術問題

目前，國外對聚醚多元醇產品進行持續改進，不但推出了質量更好的升級產品，還有效改善了該產品的抑制性能、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廠商較少、代號繁多、分子結構混亂、產品質量參差不齊及質量檢測標準不健全、在產品質量持續改進和多元醇抑制機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展。通過聚醚多元醇的現場應用反饋和室內實驗分析，發現中國聚醚多元醇絕大部分產品不合格，不能滿足中石油企業標準《鉆井液用抑制劑聚合醇技術要求》（Q/SY1348-2010）[17]，主要存在的產品質量問題有：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；引起鉆井液發泡、增黏、對鉆井液流變性能影響大，不利于現場鉆井液維護處理；熒光高，干擾地質錄井；有一定的毒性，難生物降解。尚未弄清的作用機理有：多元醇的分子結構對鉆井液的使用性能的影響；多元醇的濁點效應對鉆井液的頁巖抑制性、封堵性、潤滑性能的影響；多元醇與無機鹽的協同效應對抑制頁巖水化分散的影響；多元醇與黏土的吸附作用機理等。多元醇的分子結構及其在鉆井液中的作用機理的深入研究，對于分子結構改進，提高其在鉆井液中的綜合性能具有關鍵性指導作用。

在鉆井液中的應用進展

聚醚多元醇在鉆井液中可以作為一種性能優異的頁巖抑制劑、水溶性潤滑劑、防泥包劑，在國內外被廣泛應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，在環保型水基鉆井液、深水鉆井使用的低溫流變調節劑和天然氣水合物抑制劑，以及非常規能源鉆井用鉆井液，等領域都得到了良好的應用。

1在環保型水基鉆井液方面的應用

聚醚多元醇具有較低的毒性、易于生物降解，滿足環境保護的要求，尤其是在環境敏感性海域使用時達到了海洋排放標準。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境友好、儲層低傷害型處理劑，有利于及時發現油氣層，提高產能，減少環境污染，被廣泛應用于儲層保護鉆井液體系。目前，常用的多元醇儲層保護鉆井液，主要技術是采用無黏土、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主要包括墨西哥灣、西非和巴西等地。深水鉆井作業時的低溫給鉆井液帶來了2個關鍵性問題：①低溫時，鉆井液增稠、黏度和切力升高，甚凝固，尤其當處理井下復雜問題或者關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流管匯、隔水導管和海底防噴器等，給海洋石油鉆井帶來嚴重的事故。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境和嚴格的環保要求，使區域的鉆井液設計非常困難。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、井壁穩定性、鉆頭泥包、天然氣水合物生成、漏失帶來的高成本、環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構的聚1，4二噁烷二羥甲基醇，作為深水天然氣水合物抑制劑、凝點調節劑和頁巖抑制劑。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上優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品。1996年，BakerHughes公司的BlandR[22]等人發明了一種可替代油基鉆井液的環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，以適應不同井眼循環溫度。在KRA油田的現場應用表明，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定，并提供良好的潤滑性能和高溫穩定性能。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省鉆井周期和費用。SamaeiSM、ChegnySJ[24]等人針對伊朗低滲油氣田開發，研究出了替代油基鉆井液的、環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。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識的逐漸深入和鉆井液技術的不斷進步，油基鉆井液鉆井帶來的生態環境污染、固井質量問題、影響地質錄井以及天然氣侵入導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行頁巖氣水平井的鉆探。哈里伯頓公司的技術人員針對北美Haynesville、Fayetteville和Barnett三大頁巖氣產區的地層特點和鉆井工程要求，通過進行巖石XRD數據、測井數據、井壁穩定因素（井溫、流體密度、可溶鹽、CO2、井身結構）、環境影響等方面的分析，設計開發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、磺化瀝青為頁巖穩定劑。室內實驗結果表明，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，能夠克服常規水基鉆井液導致的頁巖失穩問題，現場應用表明該體系具有較非水基鉆井液更好的環境效益和經濟效益，具有優先主導頁巖氣水基鉆井液的市場前景[28]。中國四川盆地長寧構造寧206頁巖氣井，三開采用有機鹽多元醇鉆井液鉆井，該體系對碳質頁巖有著很強的抑制封堵防塌能力，井壁穩定，鉆井液性能維護周期長，防卡性能好，能夠較好地滿足工程和地質的需要，對今后頁巖氣井通過采用水基鉆井液鉆井達到提速提效目的具有很好的參考價值[29]。

結論

1.目前中國對環氧乙烷環氧丙烷共聚醚的合成機理、合成工藝已經有比較深入的研究，但是鉆井液用聚醚多元醇的分子結構設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不同基團，以進一步促進聚醚的多樣化和系列化。

2.聚醚多元醇分子結構的多樣性，決定了產品種類的多樣性，同時也暴露了中國鉆井液市場上部分聚醚多元醇產品質量存在的眾多缺陷，給鉆井液現場維護處理造成了一定的影響。相關機構應該制定更為科學嚴密的高質量企業標準，在產品質量檢測上除考慮其濁點效應、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境友好型處理劑，應充分考慮其環保指標。終規范中國鉆井液用聚醚多元醇使用技術標準，提高產品質量