川东北项目管道泄漏探测系统
川东北钻井过程井漏的机理及对策
川东北钻井过程井漏的机理及对策摘要：文针对川东北地区地质构造复杂，容易发生井漏现象，从影响漏失的因素对井漏机理进行了全面的认识，提出了控制井漏的对策。
采用桥接堵漏有助于提高一次堵漏成功率，减少井漏造成的损失。
1.绪论井漏是在钻井、固井、测试等各种井下作业中，各种工作液（包括钻进液、水泥浆、完井液及其它流体等）在压差作用下漏入地层的现象。
井漏是钻井中常常遇到的井下复杂问题，井漏对油气勘探、钻井和开发作业也带来很大的危害。
2.川东北钻井过程井漏原因产生漏的原因多种多样，但最基本的条件主要有以下三点：其一是地层中存在着漏失通道及较大的足够容纳液体的空间。
若地层中不存在任何可以流入外来液体的各种通道如孔隙、裂缝等，那么外来工作液就无法流入地层中。
只有当地层中有足够大的容纳液体的空间时，才有可能构成一定数量的漏失。
其二是此通道的开口尺寸应大于外来工作液中固相的粒径。
其三是地对地层存在着正压差，井筒工作液的压力大于地层孔隙、裂缝或溶洞中液体的压力（即地层孔隙压力），这样才有可能把工作液压入漏失通道。
3.川东北地区井漏对策的研究3.1井漏的对策研究川东北地区地质情况异常复杂，地层受古生代强烈的造山运动形成今天复杂的地质形态，地层倾向、倾角复杂变化，断层无数，上下各层地层压力系数差大，钻遇裂缝、溶洞多，漏层性质差异大、规律性极差。
川东北褶皱交汇带须家河组以上地层压力系数低，长钻遇长段低压地带或破碎性地层引起严重井漏。
川东北地区几乎每钻一口井都会发生不同程度的井漏，其常规裂缝、孔隙型井漏占70%～80%以上，针对这些井漏，桥接堵漏技术与其它堵漏方法相比，具有速度快、效果好、成本低的特点，其桥接堵漏技术的原理：将泥浆和形状不同、大小不一、数量不等的多边角坚硬果壳、云母及各种植物纤维等惰性物质配成的复合堵漏浆液挤入漏层，利用这些物质的边缝与溶洞、裂缝、孔隙的腔壁产生较大的摩擦、阻挂和滞流作用，形成网状桥架；进而利用云母等材料薄而光滑、曲张变形的特点造成无孔不入、滑而易流动的环境；再以植物纤维的密集而堆砌，达到填孔、消除漏失的目的。
SCADA系统在川东北气区的应用
３ 中国石油川庆钻探工程公 司长庆管具公 司 ，陕西 ． ４ 中国石油西南油气 田公司信息 中心 ，四川 ．
摘
要 温 泉 井 一 黄龙 场 气 田 的 Ｓ Ａ Ａ 系统 于 ２ Ｃ ３月 ３ Ｃ Ｄ ０３年 １日建 成 投 运 。从 近 ７ 的运 行 情 况看 ， 该 系统 年
运行 稳定 、可靠 ，满足 了气田生产 管理 的需要 ，为气田的安全 生产提 供 了保 障。在介绍 Ｓ Ａ Ｃ ＤＡ系统的组成 、功
鲲 池 镇 ，站 内 的 系 统 服 务 器 对 所 辖 的 １ 个 井 站 约 １
控制站 （Ｃ ） Ｒ Ｓ 、现 场 操 作 站 或远 程 终 端 装 置 （ Ｔ ３ Ｒ Ｕ） 级 组 成 。Ｒ Ｕ即为 现 场 操 作 井 站 ，对 现 场 仪 表 监 测 Ｔ 的压 力 、温度 、液 位 、火 焰 、气 体浓 度 、工 作 状 态 等 数 据 进行 采 集 与 比对 分 析 ，并 利 用 采 集 到 的数 据 计 算 出实 时 流 量 产 量来 控 制 生 产 。 Ｒ Ｓ 作 业 区 中 Ｃ为
２ 应 用 情 况
２１ 生产 数据 采集 ．
ｌ Ｓ Ａ Ａ系统 概 述 Ｃ Ｄ
Ｓ Ａ Ａ系 统 由气 区调度 控 制 中心 （ Ｃ 、区域 ＣＤ Ｄ Ｃ）
本 系统 工程 用 ＣＴ Ｃ ＩＥ Ｔ软件 编 写 ，对生 产 数据 进 行 实 时 采 集 。 区域 控 制 站 （ Ｃ ） 在 四川 省 宣 汉 县 Ｒ Ｓ建
Ｓ ＡＤ 系 统 在 川 东 北 气 区 的 应 用 Ｃ Ａ
梅志宏 曾 伟 何 璐 胡畔宁
成都 ６０ １； １０ ７
西安 ７０２ ； １０ １
（． １ 中国石油西南油气 田公 司川东北气矿 ，ＩＪｌ 达州 ￣ ｔ Ｊ
长输管道防泄漏实时监测、巡检信息管理系统——可行性研究报告
长输管道防泄漏实时监测、巡检信息管理系统一．项目背景1．管道运输我们知道，在五大运输行业中，即铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输及管道运输，对于油品及天然气的运输而言，管道运输是最佳的选择。
在国际上，原油、成品油、天然气及各种具有常温状态下呈现流体性质的各类化工产品的运输主要是依靠长输管道的方式来实现。
与铁路运输、公路运输、水路运输等其它常用的运输方式相比，管道运输具有以下特点：(1) 运输量大。
例如：一条Φ720mm管道年输油量大约是500万吨，Φ1220mm管道的年输油量约在1000万吨以上，其运力分别相当于一条铁路及两条双轨铁路的年运输量。
(2) 管道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物的限制少，可以缩短运输距离。
(3) 密闭安全，能够长期连续稳定运行。
输送受恶劣气候的影响小，无噪音，油气损耗小，对环境污染少。
(4) 便于管理，易于实现远程集中监控。
现代化管道运输系统的自动化程度很高，劳动生产率高。
(5) 能耗少、运费低。
在美国，长输管道输油的能耗约为铁路运输的1/7～1/12，因此，管道运输是陆上运输中输油成本最低的。
其缺点为：适于大量、单向、定点运输石油等流体货物。
不如车、船等运输灵活、多样。
正是由于长输管道在输送流体介质时具有上述的诸多优越性，因此，近年来长输管道的应用已不局限于石油及其产品、化工产品和天然气等介质的输送，而应用在了更为广泛的领域，如煤浆、矿浆和其它介质的输送等等。
目前，管道运输已经成为现代工业和国民经济的命脉。
2．长输管道的泄漏随着管道运输业的发展，世界上原油输送管道的50％以上已运行了三十年。
我国相当比例的原油管道也运行了二十年以上，老化程度严重，管道泄漏现象频频发生。
第三方工程施工方在施工中违法违规，致使机械损伤管道的重大责任事故。
管道的泄漏不仅影响正常的生产，造成能源浪费和经济损失，而且还会造成对环境的严重污染和巨大的生命财产损失。
同时，近几年来打孔盗油分子十分猖獗，几乎每条输油长输管线，每个油田的集输管线都发生过被盗的现象，有的管线一夜被盗原油达数十吨，严重影响原油生产和输送的正常运行。
石油钻井工程-川东井漏情况分析及堵漏技术(PPT 52页)
无渗透承压封堵剂堵漏技术
是由水不溶性纤维颗粒和化学交联剂组成。刚性颗
粒按一定级配组合嵌入渗透地层形成微小桥架。复合
纤维在静电作用下形成无数个“小竹排”，同时在化
学交联剂作用下在井壁聚集胶结并形成“编织布”， 从而封堵钻井液向地层深部渗漏。该产品常用于微渗 微漏地层以提高地层承压能力、保护油气产层和桥堵 之后的防渗屏蔽处理等，见应用实例：毛坝4井、矿3
井、龙17井、大田1井等。
桥浆+MTC堵漏工艺技术
该种堵漏主要用于大裂缝、大溶洞以下的漏
失层使用，堵漏效果较好，具有较高的强度，
能提高地层承压能力。在毛坝3井、金鸡1井使
用，毛坝3井通过桥浆+MTC堵漏将地层承压能
力由1.67g/cm3提到了2.08g/cm3的当量密度，
效果非常好。
低密度中（高）强度膨胀型 堵漏工艺技术
块状等堵漏材料，然后注入水泥或胶质水泥进
行加固，以达到堵塞漏失通道的目的。该种堵
漏用于大裂缝、大溶洞堵漏。从金鸡1井使用
情况看，有一定效果，但可靠性差。
凝胶+MTC+水泥复合堵漏工艺技术
该种堵漏主要用于大裂缝、大溶洞的堵漏，利用
凝胶的特殊物理化学性能，让MTC浆和水泥浆在停
泵时能停留在漏失通道，进而凝固，使漏失通道变
并承受一定的压力。金鸡1井使用两次，一次成功，
一次失败，说明了其堵漏特点。
水泥堵漏技术
该相技术的使用必须具备下列五项条件才能使用：
必须无气层 无易坍塌地层
地面有足够的水源
地面必须准备有100m3左右的高粘切泥浆 必须有足够的排量保证，防沉砂卡钻。
此技术只能加快进度，不能从根本上解决问题，特 殊作业前仍然要堵漏，因此，它只是一种方法，不
浅析管道泄漏监测定位系统在长输管线上的应用
（ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｆ ｕ ｓ ｈ ｕ ｎ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ Ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｎｄ ａ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｆ ｕ ｓ ｈ ｕ ｎ ， １ １ ３ ０ ０ １ ）
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｌ ｅ ａ ｋ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｎ ｇ －ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｐ ｉ ｅｌ ｐ ｉ ｎ ｅ
舆论 压力 。 １ 传 统管 道泄 漏监 测定位 系统 的设 计特 点
压力 曲线 几乎 没有 什么 变化 ，其 数值 变化 也很 微弱 ， 及 时放油 量增大 ， 其 变化也 不是 很 明显 ， 即 使 质量 流量 曲线 明显 ，但 要求 流量 变 化 在 ５ ｔ ／ ｈ 的流量以上。负压波法泄漏监测技术存在 两方 面 问题 ，一是 负压 波在 管道 中 的传 播 速度 与管 道输送 介 质 的密度 、压 力 、比热 和管 道 的 材质及传输介质的流速等均有关系，不是一个 确定的值。通常在计算定位时，负压波的传播 速度 定义 为一 个常值 ；二是 管线 运行 的工 况存 在 电磁 干扰 、泵 的震 动 、工况 变化 等 因素 的影 响。传感器采集到的压力信号受到一定程度的 影 响 ，这使 得识 别压 力 突降点 变得 很 困难 ，加 上 变频 补偿 ，压力 突降 点变得 更微 小 ，无 法判 别 。 而压力 突 降点 的准确 定位 是泄 漏监 测 的灵 敏度和可靠性的关键 因素，要做到对管道泄漏 点的准确与定位 ， 必须尽量解决以上两个问题。 实 际情 况 报 警 距离 （ ｋ ｍ） 实 际距离 （ ｈｎ ）
川东北地区井漏特点及承压堵漏技术难点与对策
五、结论
综上所述，川东北地区井漏问题具有复杂性和多样性等特点，对承压堵漏技术 提出了严峻挑战。为解决这些难点问题，需要加强新型堵漏材料的研发、实时 监测与动态调整技术的应用、技术合作与交流的强化以及完善井漏风险评估体 系等方面的工作。通过综合运用多种对策和措施，提高川东北地区井漏防治的 效果，降低钻井成本和安全风险，为该地区的石油和天然气勘探开发提供有力 保障。
3、漏失通道多样：川东北地区的井漏通道多样，包括微裂隙、孔洞、溶洞等。 这些通道的发育程度和连通性受地层岩性和地质构造等多种因素影响，导致漏 失的规模和形态各异。
三、承压堵漏技术难点
1、高压层堵漏：川东北地区地层压力较高，对于高压层的堵漏技术要求十分 严格。目前常用的堵漏材料在高压条件下容易发生破碎或被挤出，导致堵漏效 果不佳。
1、二次污染问题：目前使用的防漏堵漏材料中，部分成分可能对地下水和土 壤造成污染。
2、材料性能不稳定：部分防漏堵漏材料的性能受环境因素影响较大，如温度、 压力等。
3、施工效率不高：目前的防漏堵漏技术施工周期较长，对于大规模的漏失处 理效率较低。
四、大庆英台地区防漏堵漏技术 未来发展趋势
1、发展环保型防漏堵漏材料：针对二次污染问题，研发无毒或低毒的防漏堵 漏材料是未来的发展方向。
未来，钻井工程中井漏预防与堵漏技术的发展趋势和挑战主要是以下几个方面：
首先，需要进一步深入研究和开发更加高效、环保的堵漏材料和方法。目前， 许多堵漏材料和方法存在效率低下或对环境有害等问题，需要进行改进和创新。
其次，需要加强钻井工程与地质工程、机械工程等相关学科的交叉融合。井漏 预防与堵漏技术不仅涉及到钻井工程领域，还涉及到地质工程、机械工程等多 个领域的知识和技术，需要加强多学科的交叉融合，推动技术的不断创新和发 展。
油气管道泄漏在线监测系统解决方案
iSafe油气管道泄漏在线监测系统解决方案一、概述1.1 国内油气管道现状中国油气管道建设一直以突飞猛进的速度增长。
新中国成立伊始，中国油气管道几乎一片空白，2004年我国油气管道总长度还不到3万千米，但截至2015年4月，油气管道总长度已达近14万公里，油气管网是能源输送的大动脉。
过去10年，我国油气管网建设加速推进，覆盖全国的油气管网初步形成，东北、西北、西南和海上四大油气通道战略布局基本完成。
频发的事故与不断上升的伤亡数字，也成为伴随着中国油气管道行业高速发展的阴影。
2000年，中原油田输气管道发生恶性爆炸事故，造成15人死亡、56人受伤；2002年，大庆市天然气管道腐蚀穿孔，发生天然气泄漏爆炸，造成6人死亡、5人受伤；2004年，四川省泸州市发生天然气管道爆炸，5人死亡、35人受伤；2006年，四川省仁寿县富加输气站进站管道发生爆炸，造成10人死亡、3人重伤、47人轻伤。
2013年11月22日青岛黄岛区，中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂后发生爆炸，造成62人遇难。
多发的管道事故特别是一些重大的油气泄漏、火灾爆炸等恶性事故对人身安全、自然环境造成了巨大危害。
1.2 国家和政府的要求自2013年底开展油气输送管道安全隐患专项排查整治以来，各地区、各有关部门和单位协同行动、共同努力，取得了积极进展，全国共排查出油气输送管道占压、安全距离不足、不满足安全要求交叉穿越等安全隐患近3万处。
2014年9月，国务院安委会发布关于深入开展油气输送管道隐患整治攻坚战的通知，要求完善油气输送管道保护和安全运行等法律法规、标准规范、安全生产监管体系和应急体系建设。
1.3 系统建设目标管道的完整性和安全运营的重要性和必要性显得尤为突出。
为确保管道安全运行，消除事故隐患，保护环境，迫切需要对油气管道建设可靠的泄漏监测系统。
用音波法、负压波法、质量平衡法融合一起的管道泄漏监测系统对压力管道进行泄漏监测是目前最先进、最可靠的泄漏监测技术。
川气东送管道工程SCADA系统
监控与数据采集系统(SCADA系统)第一章SCADA系统的构成与功能1.1 概述目前，仪表自动化系统发展方向是仪表数字化、先进控制软件技术实用化、计算机网络化以及发展计算机监督控制和数据采集系统(SCADA，Super—visory Control And Data Acquisition)，以适应石油、化工工业发展的需要，取得更大的经济效益。
监控和数据采集系统(SCADA)在国内外已得到广泛的应用，取得了明显的经济效益。
监控和数据采集系统(SCADA)主要由远程终端设备(RTU)、主站计算机(包括硬件和软件)、操作人员数据显示和控制盘及有关的外围设备等部分组成。
该系统是一个分级控制系统，这一系统将仪表、计量，检测及各类控制阀门，通过RTU结合在一起。
另外，还包括在主站计算机与远端的数据处理计算机之间建立接口及应用软件。
我国铁大线和东黄复线引进的SCADA系统达到国外80年代中期水平。
目前监控和数据采集系统(SCADA)已成为管道自控系统的基本模式。
SCADA系统一般由设在管道控制中心的小型或超级微型计算机，通过数据传输系统对设在泵站、计量站或远控阀室的远程终端装置(RTU)定期进行查询，连续采集各站的操作数据和状态信息，并向RTU发出操作和调整设定值的指令。
这样，中心计算机对整个管道系统进行统一监视、控制和调度管理。
各站控系统的核心是RTU或可编程序控制器PLC它们与现场传感器、变送器和执行器或泵机组、加热炉的工业控制计算机等连接，具有扫描、信息预处理及监控等功能，并能在与中心计算机的通信一旦中断时独立工作。
站上可以做到无人值守。
SCADA系统是一种可靠性高的分布式计算机控制系统。
SCADA系统的概念是60年代中期开始形成的。
当时，主控站能够与远控站进行通信并对其进行控制。
那时的SCADA系统采用固态逻辑线路、硬布线扫描器、大型模拟显示盘及在预定的表格上打印报表的打印机等。
这种系统主要起监视作用，而管道运行管理的大部分工作需由调度人员完成。
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▪ 人员安全
▪ 泄漏防护 ▪ 泄漏探测 ▪ 应急响应
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
4
部署川东北项目管道泄漏探测系统的驱动因素
▪ 川东北天然气项目处理高含硫天然气，硫化氢含量 约10%-15%，二氧化碳含量约7.12%。
7
基于被动式红外吸收光谱的技术
甲烷
丁烷
Provided by Rebellion
▪ ▪ ▪ ▪
监测和探测超过25种不同的烃类气体 在红外光谱区运作 不需要光源 自校准，每5到20分钟进行一次内部健康检查
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
8
高光谱摄像头：气云成像摄像头系统的核心
川东北项目管道泄漏探测系统
陈民博士
中国区副总裁 优尼科东海有限公司 2017年11月15日
川东北项目概况
• 优尼科东海有限公司（“雪佛龙”）与中国 石油天然气集团公司（“中石油”）于2007 年签订了为期30年的产品分成合同。 项目由雪佛龙（作业者）和中石油共同开 发。 雪佛龙拥有49%的参与权益，中石油拥有 51%的参与权益。 项目总面积超800平方千米，横跨中国西 南的四川省和重庆市。
现场试点–气云成像技术
B集气站
约5公里
2
3
4
5 1
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
11
1.5公里测试视频
甲烷 (1.5公里)
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
12
控制室设备 - 带dongbei Gas Project
• • •
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
2
第一期总体开发方案 - 罗家寨气田开发
南坝硫磺厂
南坝镇
南坝净化厂
▪ 2个井场 ▪ 约38公里的管网
▪ 拥有3列高含硫天然气处理装置的净化厂 ▪ 硫磺厂
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
3
川东北项目的安全保障措施
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
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气云成像摄像头现场全面部署方案
管道泄漏探测 ▪ 24个气云成像探测摄像头 ▪ 190个硫化氢点式探测器、40个远程终端单元，以及光纤电缆
设施周边气体泄漏探测
▪ 在A、C井场和B集气站和净化厂安装4个气云成像探测摄像头 集成 ▪ 将所有管道泄漏探测技术综合集中运用，以增强事故时的分析、决策和应对能力 ▪ 在南坝安全控制中心建立管道泄漏探测系统操作员专用站，进行全天候监控
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
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未来现场管道泄漏探测覆盖范围
▪ 气云成像摄像头和点式探测器将共同作用， 实现100%的覆盖。 ▪ 逐步部署
‒ 优先项1，覆盖人口密集区域
管道
摄像头视野
摄像头
‒ 优先项2，覆盖主要设施区域
‒ 优先项3，覆盖管道剩余部分
摄像头视野 之外山谷 山谷坡度
13
气云成像摄像头试点总结
▪ 气云成像摄像头在所有位置都探测出甲烷并成功通过现场验收测试。 ▪ 气云成像摄像头系统成功完成背景测试，并在项目现场特定地形中充分探测出泄漏情况。 ▪ 气云成像摄像头能自动进行气体泄漏探测，误报率极低。 ▪ 系统配置能使单个摄像头在约4分钟的时间里监测5公里的范围。摄像头系统全面部署之后，整 个管道（约38.5公里）将在两分钟之内完成一次监测。
▪ 高含硫天然气管道长度为38.5公里，安装在坡度极大 的崎岖区域。
▪ 管道邻近人口密集地区。 ▪ 如果发生泄漏，尽早探测到泄漏对确保当地民众的 安全非常重要。
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
5
管道气云成像监测摄像头试点
气云成像摄像头 ▪ 目前适用于远程气体监测的新技术。 ▪ 摄像头可以调节旋转，对需要进行监测的区域进行监测。 ▪ 实现大面积的全自动泄漏监测和报警能力。
点式探测器 补充视野
点式探测器 高后果区域
学校
点式探测器
可能的气体扩散路径
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
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川东北项目管道泄漏探测系统
问题解答
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
17
试点目的 ▪ 气云成像摄像头监测能力 ▪ 气云成像摄像头在川东北项目使用的可行性 ▪ 学习和开发常规的预防性维护、功能测试程序和培训计划
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
6
气云成像摄像头
Provided by Rebellion
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
可见光摄像头
高光谱摄像头
左右/上下移动云台
Provided by Rebellion
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
气云成像摄像头系统如何运作
Provided by Rebellion
川东北天然气项目 Chuandongbei Gas Project
气云成像系统覆盖大范围管道（5公里）