【能源人都在看，点击右上角加'关注'】作为油气勘探开发不可或缺的核心工程技术，钻井液是钻井工程的“血液”，是解决和预防井塌/井喷/井漏/卡钻/油气层损害等技术难题/风险的关键，直接影响钻井工程的安全与效率。
作者 | 郭永峰在国际化的海洋钻井平台上，尽管员工均说英语，但出于各人本国文化背景不同，对同一行业，各人英语表达有所区别。
然而对于钻井液工程师的英文表达，在钻井平台上出奇地一致，这就是“mud engineer”，而不是“drilling fluids engineer”。
而“mud engineer”直译，就是“玩泥巴的人”。
钻井用的“泥巴”最早可以追溯到何时呢？公元前256年，中国四川自贡的盐水井，使用清水作为井孔中流动与循环的液体。
这是人类最早的钻井“泥浆”，或称“钻井液”的循环方法。
国际石油史专家认为，古代中国人利用水从钻孔中清除钻屑这一点非常重要，因为只有这样，钻头才能实现没有阻碍地继续深钻。
当今世界上的钻井液，虽然有时仍被称作“泥浆”，但石油工程师已不再只依赖水和泥土作为钻井液的原料。
钻井液工程师对各种混合物的成分进行精心调配，以满足各种钻井条件下的地层需要。
如果说，钻井是石油行业皇冠上的“明珠”，那么钻井液可以称得上是钻井工程的“血液”。
现代钻井液已经成为油气井的命脉。
如果没有高性能与专门化钻井液，钻井工程师就不可能钻出深井、水平井、大位移井，以及分支井等各种特殊类型的油气井。
那么如何保证钻井液这股“血液”畅快流通，则成为钻井作业的关键问题之一。
石油圈原创，石油圈公众号：oilsns01. 钻井工程的“血液”纵观百年来石油钻井工程的发展与壮大，期间必然伴随着钻井液的发展与突破。
世界公认的人类社会最早的有记载钻井活动，可追溯到公元前3世纪的中国。
中国古人使用一种叫做“绳式顿钻”的钻井技术，使巨大的金属钻具下落，在井底冲击岩石，然后用一种管状容器收集岩石的碎片，将岩石碎片提升到地面。
与世界公认的早期中国人所掌握的钻井技术相配套的，是中国古人在钻井中有意使用流体并显著提高钻井效率。
当然，中国古人在钻井中所使用的流体是指水。
水能软化岩石，从而使钻具更容易穿透与击碎岩石，同时也有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。
国际石油史专家认为，古代中国人利用水从钻孔中清除钻屑这一点非常重要，因为只有这样，钻头才能实现没有阻碍地继续深钻。
石油圈原创，石油圈公众号：oilsns1833年，法国工程师Fauvelle在“顿钻”钻水井的作业现场参观。
当他看到钻头“钻遇”水层时，一股水柱喷射出来。
他意识到，井眼内涌出的水，可以非常有效地将钻屑从井底携带出来。
因此，他确立了使用运动流体从井眼中去除钻屑的原理。
1845年，Fauvelle使用新方法，在23天内钻了深度为560英尺的井。
多年后，Fauvelle的新设备新方案用于钻油井。
唯一使用的流体是清水，没有人想到将粘土或其他物质与水混合成泥状流体，但是毫无疑问，Fauvelle证明并普及钻井液技术发展的基本原理。
1901年美国Spitu (斯宾徒)油田的勘探井作业中，井场钻井作业主管Hamill Brothers （哈米尔兄弟），用牲口在井场搅拌泥浆。
其发现牲口踩过的泥泞场地，自然将泥浆混入钻井水中，将钻井水加粘土变稠。
他们试着以此固结上部井眼的不稳定砂层。
其设想获得成功。
但是，从那以后的几十年里，世界各地的钻井作业现场，依然是使用清水钻井液，以及钻进中自然掺入粘土的泥浆。
1921年美国钻井专家B.K. Stroud发明“氧化铁”作为钻井液的加重剂。
钻井专家B.K. Stroud发现，进入20世纪以后，旋转钻井作业中经常发生井喷，造成井毁人伤亡和财产损失。
如果加大钻井液密度, 就可能压制住井喷。
而加大钻井液密度的办法，是向其中加入高密度粉剂。
1922年，B.K. Stroud担任Louisiana (路易斯安那州) 自然保护局矿产处总监。
那时大多数钻井人员不了解钻井液对防止井喷的重要性。
Stroud强调钻井液在制止井喷的重要作用，并建议钻井人员在作业期间要经常称重泥浆样品。
Stroud指出，在美国Los Angeles（洛杉矶） 的Monroe气田每钻一口井的成败，完全取决于高密度钻井液对于井眼内天然气的压制作用。
Stroud进行大量实验对各种材料进行测试，包括尝试使用水泥、方铅矿和氧化铁（Fe2O3，赤铁矿）等材料，作为提升钻井液密度材料。
在他的指导下，实验室人员利用氧化铁材料，将泥浆密度提高到16磅/加仑（比重1.86），而不会过度增加钻井液的稠度。
在他的努力下，氧化铁材料作为钻井液加重剂成功用于多个油田。
此后15年中，国际钻井业一直使用“氧化铁”作钻井液加重剂。
1926年Stroud获得专利， 用“重晶石”作为加重材料，提高钻井液密度。
上世纪20年代钻井液存在2个问题：一是失水率高，钻井液中水分进入地层，会造成地层页岩膨胀和井壁坍塌；二是钻井液中的固相含量高，容易造成钻杆的粘卡事故。
因此在钻井作业现场，常常导致钻具折断，或者井眼报废。
Stroud成功将“重晶石”材料用于制造重泥浆，即制成高密度钻井液。
当前石油行业仍然将“重晶石”作为重要的钻井液的加重剂。
发展到后来，钻井行业出现各种钻井液材料，例如1928年在美国California（加里福尼亚州）的一口油井作业中，首次商业性应用的“膨润土”；1941年，用于人类食物的植物淀粉，被用于钻井液添加剂，来专门对付钻井过程中的水敏性地层；1943年行业开发石灰钻井液，不久“梭甲基纤维素钠”成了非常有效的钻井液的抗失水添加剂……随着第二次世界大战以后经济恢复与快速发展，尤其是伴随有机和无机化工业的发展, 钻井液的各种添加剂材料的发展日新月异，形成一个又一个钻井液系列，以更丰富的钻井液配方与各式添加剂，帮助钻井工程行业处理各种地质情况，应对各式各样钻遇的复杂的地层。
石油圈原创，石油圈公众号：oilsns02. 如何体检“验血”可以看到，钻井液是随着石油钻井行业一同发展与成长起来的，在陆海钻井作业现场，钻井液行业本身与钻井行业形成协同技术，互为依赖，相互支持与相对不可或缺。
钻井液行业对钻井作业来说，是“雪中送碳”，即钻井液性能不过关，钻井作业就无法进下去。
作为油气勘探开发不可或缺的核心工程技术，钻井液是钻井工程的“血液”，是解决和预防井塌/井喷/井漏/卡钻/油气层损害等技术难题/风险的关键，直接影响钻井工程的安全与效率，这也是为何早在1921年时，美国钻井专家B.K. Stroud就提出“加大钻井液密度，压制住井喷”、“作业期间要经常称重泥浆样品”等等。
石油圈原创，石油圈公众号：oilsns那么，给钻井液进行体检，以确保这股“血液”健康稳定的流通，则成为重中之重。
目前，世界石油天然气行业钻井现场的钻井液监测基本是依赖人工手动操作的各种实验室用检测仪器及设备来完成的。
手动操作获得一套钻井液性能参数一般需要2～4个小时，甚至更长，由于钻井液特殊的触变性、流变性、温度敏感性及实验室用相关仪器的定期标 定需求，任何不同的手动操作流程/习惯/环境及不同操作人员的质素都可能输出较大误差的钻井液检测数据。
加之人工手动钻井液罐顶部取样，存在遭遇有毒气体环境（H2S等）的可能性，作业人员的操作安全风险大。
尤其是随着Easy Oil时代的结束，伴随着钻遇地层的日渐复杂性、不可预见性，对钻井液性能的功能表现、钻井液性能现场监测、评判、管理的能力、时效性、科学性提出更高要求、更大挑战。
在这样的环境下，钻井液性能实时现场监测技术设备就显得举足轻重。
随之而来，中国企业创升益世（东莞）智能自控有限公司（简称：创升益世）的钻井液性能实时现场监测/管理系统” （简称：DFS系统）备受行业关注。
DFS系统是创升益世公司采用自主知识产权的“量身定制DCS控制系统”、“数据自动拟合/迭代算法”及”自动控制/数据分析同步技术”，针对石油天然气行业钻井现场实现钻井液实时监测/评判/管理的困难、痛点和需求，研发/设计/制造出”智慧钻井”相关钻井液性能现场监测的“数字孪生”设备，其主要技术性能/行业应用价值如下：1)DFS系统主要技术性能：▪ 适合于钻井现场（陆地/海洋平台，Zone2）/水基&油基钻井液的应用；▪ 独立/安全/规范取样/无排放/自标定/数据准确/远程互动（有线/无线）/连续运行；▪ 预设自启动/现场人工随机/自备加热&保温系统的钻井液温度跟随的实时监测；▪ 运行智能自控/自动清洁吹扫，低维护/易操作；▪ 实时密度/塑性粘度”安全作业窗口”设定/报警；可燃/H2S气体报警；▪ 单一设备直接获取多数据能力（密度/流变性/传统六速读数+0/10/30转读数和实时漏斗粘度）及周期性(15-20分钟)呈现数据/曲线;▪ 系统自动实现流体流型(宾汉/幂律/赫巴/卡森)的判断;▪ 可选/非连续实时监测参数：1) 高温高压滤失；2) 固相含量/颗粒检测；3) 破乳电压（油基钻井液）；4) 硫化氢气体报警；5) 油水比（油基钻井液）；▪ 完整记录现场钻井液相关事件/数据的数字化“钻井液监测/管理日报”（ DFMMDR）；▪ DFS系统针对所在现场其他数据源的扩展采集和不同现场DFS系统的数据互联/汇总，形成“钻井液专家远程支持”能力；▪ 实时现场钻井液性能参数“驱动”的现场实时钻井液水力学计算（ECD）等；▪ 工业级设计，实时自检/自校准，可实现全钻井周期连续不间断运行的监测和分析；▪ 遵循ANSI/API 13B-1 & 13B-2指导。
2 ) DFS系统行业应用价值：▪ 掌控钻井工程本质安全（卡钻/井漏/井涌），形成明确管控效益：降低钻井液NPT；降低钻井液直接成本；▪ 实现钻井现场依据实时钻井液数据针对整体钻井液环境（从地面到井筒）形成钻井液水力学计算等分析/研判能力；▪ 钻井参数优化设计、钻井液历史数据积累、钻井工程监督管理能力的提升；▪ 钻井液系统现场作业的全面安全/数据真实/操作合规；▪ 作为钻井液现场核心智能装备，DFS系统全面提升钻井工程数字化/信息化及现场工程决策的时效性/科学性，使”智慧钻井”成为真实可能。
各种技术机理的采用，“昙花一现”容易，但“稳定/持续/重复/全自动/适用性好”非常难。
创升益世的DFS系统作为行业成功的产品化钻井液实时现场监测/管理“智能装备”，是中国国家级油气钻井行业重大技术/装备需求之一，填补了国内空白，让石油行业“玩泥巴的人”，更好地玩转“泥巴”。
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