E690海洋平台用钢力学性能和海洋大气腐蚀行为

以传统的E36海洋平台钢为对比钢,研究三种E690海洋平台钢的组织和力学性能,以及模拟海洋大气环境下的腐蚀行为.通过失重法测得实验钢在不同腐蚀时间下的腐蚀速率,利用扫描电镜和X射线衍射仪观察并测定了锈层的形貌特征和相组成,采用电子背散射衍射技术对实验钢的晶界类型进行分析.结果表明:以贝氏体组织为特征的E690海洋平台钢具有优异的力学性能,-40℃的冲击值超过了200J;晶界类型主要为3°～15°的亚晶界和大于50°的大角度晶界;E690海洋平台钢周浸16 d后的锈层致密且腐蚀速率已趋于稳定,最低腐蚀速率为0.84 mm.a-1,远低于组织为铁素体+珠光体钢的1.4 mm.a-1,实验钢的锈层主要由Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH及γ-FeOOH四种晶态相和非晶无定形物组成.通过分析得出,热处理工艺和组织构成对材料的初期腐蚀行为有重要影响,而化学成分和锈层自身的致密性对材料后期腐蚀行为起决定作用.     

大型丛式井组井口分配模型及其自适应遗传算法

为了提高大型丛式井组防碰设计质量和效率,以井口至待钻井靶点的水平位移为目标函数,以靶点水平位移之和最小为优化指标建立大型丛式井组井口分配问题的数学规划模型,给出改进的自适应遗传算法求解方法和步骤,包括适应度函数构造方法、编码和解码方法、自适应进化策略等。结果表明:该模型能够较好地满足大型丛式井组井口分配原则,有利于丛式井组防碰设计、施工和井口的利用;建立的改进自适应遗传算法能够克服过早收敛问题,具有较高的搜索精度和效率。     

气体钻井钻柱内声波信号传输规律分析

针对气体钻井随钻测量问题,参照医用听诊器的工作原理,提出在气体钻井中利用钻柱内声波进行井下信息传输的方法;通过建立钻柱内声波传播的数学模型并求解,得出钻柱内声波信号传输的衰减规律;利用声波导理论对钻柱的声波导特性进行分析,计算钻柱内声波的截止频率。通过管道声波传输实验,将采集声波信号与计算结果进行比对,验证了理论分析的准确性。结果表明,气体钻井钻柱内声波信号传输过程中的衰减程度随频率的升高而逐渐加剧;钻柱的内径尺寸决定了内部各阶声波的截止频率,内径越大,声波的截止频率越低;声波信号传输载波频率的选择时,应兼顾钻柱内声波信号的衰减规律和不同尺寸钻具的声波导特性,尽量选择钻柱截止频率内较低的频段,减少因高次波激发造成的衰减,延长声波信号的传输距离。     

基于贝叶斯网络的钻井作业现场风险评估

针对高投入、高风险和不确定性的钻井作业现场,展开了安全评价研究。提出了一种基于贝叶斯网络定量评
价钻井作业现场风险、寻找风险源的方法。通过分析历史数据与借助专家经验识别不安全因素,将影响钻井作业现场
安全性的32 个因素分为“人的不安全行为”和“物的不安全状态”,同时构建了钻井作业现场安全性的贝叶斯网络拓
扑结构,并进行了概率推理向前预测和向后诊断,定量评估了钻井作业现场安全性,找出了影响最突出的不安全因素。
将其应用于龙岗气田L 井钻井作业现场,得出人为的不安全行为和物的不安全状态概率分别为0.108 和0.165,整个L
井作业现场不安全概率为0.137,并诊断出过程监控缺陷、安全防护设施缺失、作业导致隐患、井控设备缺陷、生产管
理缺陷不安全因素最突出,与现场实际情况一致。该评价方法为现场安全作业提供较为准确的诊断依据。     

南海流花海域钻井安全钻井液密度窗口计算分析

为了准确确定安全钻井液密度窗口,并维持钻井过程的井壁稳定成为制约南海海上油气开发目前所面临的重要问题。针对该问题,基于流花海域LH20-2油田各已开发井的声波时差及其他测井数据,利用Eaton法对该构造的孔隙压力分布规律进行了预测。此外,对该地区地层的破裂压力和坍塌压力随井斜角和方位角的分布规律进行了定量分析,最终得到了各井段安全钻井液密度窗口。结果表明,油田孔隙压力分布范围在0. 98～1. 05 g/cm~3,处于正常压力系统内。并且得出,拟开发井直井段和水平段安全钻井液密度窗口依次是1. 07～1. 10 g/cm~3和1. 22～1. 25 g/cm~3。此研究可以为南海LH20-2油田拟开发井钻井液设计提供依据和参考。     

页岩气水平钻井延伸极限预测与参数优化

大位移水平井是页岩气开采的主要方式,其极限延伸的合理预测备受关注.针对涪陵地区的页岩气水平钻完井进行研究,借助钻井延伸极限预测模型,计算了不同工况下的钻井延伸极限,分析了钻机性能、钻具组合、井眼曲折度、钻井液密度等因素对钻井延伸极限的影响.结果表明,滑动钻进模式是约束水平段延伸的主要工况,当摩阻系数比较高时,螺旋屈曲锁死导致无法钻达设计井深;高井眼曲折度限制了井眼延伸长度,钻进作业中要尽量减少轨迹调整次数,保证轨迹平滑;此外,邻井压裂作业可能导致正钻地层压力上升,会降低钻井延伸极限,需要对钻井液密度进行优化.该研究对页岩气水平钻井的设计及施工具有重要指导意义.     

Research and applications of novel jet techniques in well drilling,completion and fracturing

Oil and gas have long been regarded as key elements for any industrialized country. China＇s economy and social security are largely dependent on oil and gas exploration and development. Nowadays, a great deal of attention has been paid to various ways of efficiently developing oil and gas reserves. This paper presents an overview of research and applications of novel jet techniques in well-drilling, well-com- pletion and fracturing. Supported by the National Natural Science Foundation of China, through years of effort, significant achievements have been made in this area. Not only has the systematic theory of novel jetting been established, but also its application has been proved practical in petroleum engineering. This paper focuses on the topics of the self-resonating cavitating jet, the abrasive water jet, and the supercritical CO2 jet, in respect of theories, applications and prospects.     

充气钻井环空弹状流稳态流动模型与实例验证

国内外针对弹状流(段塞流)管流的力学模型研究很少,且计算误差较大,无法应用于钻井工程。为此,针对充气钻井开展环空气液弹状流稳态力学模型研究,可准确预测和设计井筒流体参数。首先,借鉴国外研究成果,对钻井气液两相管流型态进行描述分析,推导出环空弹状流与泡状流的转换判别关系式,认为环空充气钻井液主要出现泡状流和弹状流两种流型,且充气钻井井深小于300 m的环空内为弹状流。然后,建立环空弹状流单元的物理模型,并对其流动参数进行解析计算。依据管流机械能守恒定律,建立充气钻井环空弹状流稳态力学模型,并给出数值解法。通过两井连通充气钻水平井(DNP02井)的实钻模拟,计算出的环空流动参数与现场实测数据非常吻合,误差小于5%。证实模型的理论体系完整,计算结果满足钻井工程需求,具有很好的通用性。     

声速流对钻头温度和压力的影响

气体钻井过程中,喷嘴处容易产生声速流,且在声速流条件下,伴随着压力间断和喷嘴低温,会导致钻头"冰包",环空压力急剧上升而立管却无法检测的现象,容易造成地面及井下事故.以超临界CO2气体钻井为例对钻头渐缩喷嘴压力、温度、流速变化对声速流的影响进行研究.结果表明:气体从喷嘴喷出后,压力急剧降低,体积快速膨胀,产生焦耳汤姆逊效应,使得喷嘴出口温度急剧降低,降低幅度取决于气体性质以及上下游压力比;在进行气体钻井设计时,尤其是需要高压力、大排量喷射钻井时,首先要估算井底压力范围,再计算喷嘴上游临界压力,确定钻头上游安全压力带作为水力参数设计的参考标准,控制好井底与钻头上游之间的压力关系,避免声速流的发生.     

基于BP神经网络的油气钻井成本预测

油气钻井成本是反映油田企业经济效益的重要指标.对钻井成本进行准确预测,有利于企业管理者和投资者进行科学的决策与评估.在对油气钻井成本影响因素进行分析的基础上,运用BP神经网络算法,建立了考虑成本因素之间相互关系的油气钻井成本神经网络预测模型,并结合中国石油某公司各区块钻井作业成本数据,将线性回归方法与神经网络方法进行对比,结果表明该模型具有较高的预测精度.