固井水泥浆现场性能检测信息化管理研究

何雨，郑友志，吴柄燕

中国石油西南油气田分公司 工程技术研究院（四川 成都 610500）

固井施工作业是油气勘探开发的关键环节，良好的固井质量能够有效地封固复杂地层，封隔油、气、水层，防止不同压力的油气水层间互窜，对油气井安全生产至关重要。其中水泥浆性能是影响固井质量的关键因素。水泥浆的密度、稠化时间、流变性、流动度、API 失水、抗压强度等性能影响固井施工作业，若不满足设计要求可能导致超缓凝、高泵压等复杂情况，甚至导致“插旗杆”等严重事故，同时其形成的水泥环密封性对井筒完整性的影响也极大。因此开展水泥浆现场性能检测工作，保证水泥浆性能满足设计施工要求，确保入井水泥浆质量，对保障固井施工安全，提高固井质量具有重大意义。本文针对目前固井水泥浆现场检测存在数据资料查询不便、利用度不高、共享困难、信息孤岛等问题，检测资料多为纸质文档，缺乏汇总分析，难以实现区块内水泥浆性能综合分析。通过建立固井水泥浆现场性能检测信息化管理系统，实现检测数据的实时动态传输，提高检测时效，掌握分析区块水泥浆性能，为水泥浆体系优选、施工参数优化提供参考，为水泥浆现场性能检测数据管理提供重要的支持[1-2]。

1 信息化建设的必要性

目前固井水泥浆检测数据的收集、整理和分析等方面存在短板，传统的检测数据以纸质表单或电子表格为数据记录及保存的主要方式，以单井资料为保存单元。其数据的查询分析困难，不利于检测数据的综合管理，无法形成检测数据库，难以应对日益增长的管理需求。因此有必要开发固井水泥浆现场性能检测信息化管理系统，优化水泥浆检测数据的收集、整理和分析工作，提高检测效率，为水泥浆体系优选、施工参数优化提供参考。

1.1 信息化程度相对较低

近些年，井筒完整性管理系统的不断完善，对固井施工安全和固井质量的要求不断提高，国内水泥浆性能现场检测的需求逐步上升，通过现场检测能够有效地保证固井施工安全。但目前仍存在一定问题：对水泥浆数据资料管理还存在不足，仅考虑在当前检测井的水泥浆性能，资料利用率低，资料保存不完善，资料格式不统一、整理困难、资料缺失等。同时由于只关注检测结果，对资料档案管理与资料整理工作则并不十分重视，缺乏对检测材料的分析利用，导致重复工作量大、工作效率低等问题[3]。

现代固井技术涉及较多的技术文件，即便是检测项目较少的固井水泥浆检测，也必须要依靠相关标准及相关资料进行，所需资料来源复杂分散。目前现场水泥浆性能检测数据主要通过现场资料收集，信息源头众多，大部分以word 文档、Excel 表，甚至是口头汇报及本地文件方式等获取。在数据管理方面存在着数据繁杂，多为手写纸质，信息量大，搜索难度大，同时存在着工作量大、报表难储存、易丢失等诸多弊端，缺少完整的信息化管理建设体系。

1.2 缺少完善管理制度

当前固井水泥浆性能现场检测一般需要经过几个过程：委托单位向检测单位生产运行管理部门提交申请→生产运行管理部门向检测部门发布通知→检测部门联系施工单位确认当前工况及检测时间→检测部门进行检测→向委托单位汇报检测结果→提交报告存档。在这一系列过程中，需要各方部门积极配合、及时响应，才能完成完善性能检测资料的及时完整归档，但由于资料收集的复杂度和提交制度的不健全，在收集资料时，往往需要被动等待相关人员上交技术文件资料，或是向相关技术人员定期进行询问，如果部分技术岗位出现变更，甚至还会出现档案遗失的情况。

2 提升信息化建设

2.1 健全档案管理制度

制度是行动的先导，只有具备相应的检测与管理制度，才能更好地开展水泥浆性能检测工作[4]。这需要制定相应的管理制度，强化资料管理意识，使检测人员认识到检测资料管理的重要性，提升其工作效率及质量。石油工程技术资料管理与整理工作具有一定的特殊性，为保证工作的有序展开，检测单位还需以现有工作制度为基础，结合当前实际工作需求对相关的资料管理制度进行完善，建立健全的资料管理制度[5]。

2.2 加快信息化建设

通过信息化管理系统实现对数据的高效管理。建立专业的水泥浆管理系统，将检测资料信息化、数据化、规范化，是加快信息化建设的重中之重。建立固井水泥浆现场性能检测信息化管理系统，从检测流程、检测标准、检测资料及检测结果多维度对检测资料进行管理，能够有效地提升检测速度、提升检测质量，助力智能油田建设、实现提质增效的目标。

3 水泥浆检测管理系统的目的与要求

水泥浆性能检测既是固井施工的依据，也是评价水泥浆质量好坏，分析质量原因、优化水泥浆体系的重要方面。目前水泥浆性能检测管理还存在不足，因此规范检测行为及检测管理，提升检测质量势在必行。

对固井水泥浆检测进行信息化管理，在一定程度上实现了对检测数据的实时动态管理，保证了检测工作的公正性、科学权威性，使得检测结果更加透明、及时准确地反映水泥浆的性能，并针对其不足进行优化，充分发挥了其在保障水泥浆质量方面的基础性技术作用。

对水泥浆现场性能进行检测能够有效地对施工方进行监督，保障施工质量。对水泥浆检测数据进行合理高效的管理，有利于数据资料的后评估，对同区块的水泥浆体系优选，对水泥浆体系评价，从而提高固井质量。建立固井水泥浆检测管理信息化系统需要重点考虑以下3个方面的要求[6-8]：

1）整体性。固井水泥浆检测管理系统应能分析和评估不同体系水泥浆的性能情况，既能针对单一井次固井进行评价，又能针对同一区块内不同井所使用的不同体系的水泥浆性能进行评价，系统地提供检测结果。

2）可视化。固井水泥浆检测管理系统应实现可视化，可以直观地展示固井水泥浆的使用情况，提升系统的友好性。与此同时，可视化的检测报告能够快速准确地反应水泥浆的信息，提高检测效率及数据的可读性。

3）时效性。在数据处理方面，应具有较强的数据管理功能，能够对数据进行收集、整理及分析处理，提供一定的辅助管理意见，为管理者提供优选水泥浆体系的辅助意见，提升数据管控的水平。

4 水泥浆检测管理系统的设计开发

为实现对固井水泥浆的信息化管理，开发启用了固井水泥浆检测管理系统，实现了对委托资料、试验基本信息、试验数据及检测文件的采集、上传、预警和统计分析，对水泥浆性能实施动态管理。固井水泥浆检测管理系统主要分为管理系统、检测系统和文件系统三大模块，整体系统构架如图1 所示。以检测井实验基本信息录入为例，系统界面如图2所示。

图1 固井水泥浆检测管理系统架构

图2 检测井实验基本信息录入

固井水泥浆检测管理系统由检测方进行管理，通过企业局域网及移动网络进行上传，实现检测方、委托方及施工方对检测数据的良好互动，通过固井水泥浆检测管理系统完善管理制度，简化检测流程，减少信息传递时间损耗，提高信息传达效率及准确度，其设计框图如图3所示。

图3 固井水泥浆检测管理系统设计框图

4.1 数据库

建设固井水泥浆检测管理系统首先要建立固井水泥浆检测数据库，固井水泥浆检测数据库包括了检测数据、管理数据及文件数据。

1）检测数据。检测数据包含了检测井所有检测数据的基本参数，例如密度、稠化时间、流变性、流动度、API失水、抗压强度等。通过建立检测数据库，一方面可以实现对检测数据的实时浏览、分析、统计等功能；另一方面实现对相关邻井资料的调取，通过对比分析实现对施工参数、水泥浆体系等关键因素的优化。

2）管理数据。管理数据包含了检测人员、检测单位、检测井信息等与检测井相关数据。通过对管理数据进行统计分析可以得到不同施工单位不同水泥浆性能的差异，在一定程度上监督施工质量。

3）文件数据。文件数据包含了水泥浆性能检测的全部文件数据，包含委托单、收样单、试验下发单、检测报告单、固井设计、检测报告、工作量确认单及现场检测的照片及试验结果曲线等。

4.2 管理子系统

由于与实验条件相关的数据参数较多，实验数据及文件管理复杂，存在大量重复工作及信息孤岛情况[9]。管理子系统通过对固井水泥浆现场检测数据进行信息化管理，实现了对信息的录入、查询、删除、修改及导出分析，对施工参数、试验数据、试验条件、套管层次等相关数据的管理分析，对现场检测井基本信息、结算信息、委托单位信息、实验数据、结算情况、人员工作量的查询修改等功能，如图4所示。

图4 管理子系统功能结构

4.3 检测子系统

检测子系统涉及现场检测数据信息的录入、查询、删除、修改及导出分析等功能，实现了对现场检测数据的采集，全面汇总了水泥浆检测重要参数，有利于对固井水泥浆进行评价，如图5所示。

图5 检测子系统功能结构

4.4 文件子系统

文件子系统实现了对固井水泥浆检测文件的统一管理，实现对检测文件的批量化管理，对检查报告、固井设计等文件进行快速的查询、读取及保存。其能够实现快速索引文件、可根据不同单位对文件进行分级分类管理，实现了对固井水泥浆现场检测数据文件的快速便捷管理，提高了水泥浆检测的管理效率及信息化程度[10]，如图6、图7所示。

图6 文件子系统功能结构

图7 文件子系统包含文件结构

5 系统应用

西南油气田要求区域内重点井、高风险井在固井前必须开展水泥浆现场检测试验，以保证固井施工安全。对部分井检测时试运行了本系统，发现不满足设计要求10项，包含了密度、稠化时间、抗污染等性能，共调整配方6 次，均在施工前完成整改，未影响正常施工作业，未发生一起固井施工事故，有效地保证了施工安全。

6 结束语

通过对目前固井水泥浆现场检测存在数据资料查询不便、利用度不高、共享困难、信息孤岛等问题，设计了包含管理系统、检测系统和文件系统三大模块的固井水泥浆现场性能检测信息化管理系统。通过信息化手段完善现场检测管理，一方面实现了动态化监督管理，能够实时查看检测信息，掌握最新动态；另一方面维护了检测数据的客观性、及时性及公正性。通过运用固井水泥浆现场性能检测信息化管理系统实现对水泥浆质量有效监督，为水泥浆体系优选、施工参数优化提供参考依据，为水泥浆现场性能检测数据管理等提供重要的支持，确保入井流体质量，推动固井信息化建设，助力油公司全面掌握固井资料。