控压钻井井控过程中排量优化设计

控压钻井井控是处理气侵溢流问题的有效新方法,包括前期控制和循环排气两个阶段。基于快速施加井口回压控制方法,根据气液固多相流理论,建立控压钻井井控数学模型,并采用有限差分法迭代求解。在此基础上,分析排量对最大井口回压、最大套管鞋处压力和最大立管压力的影响,并提出基于井控安全目标函数的排量优化设计方法。模拟结果表明:在循环排气阶段,立管压力维持不变且为最大值,井口回压达到最大值与气体前沿运移到井口之间存在明显的时间滞后性,气体运移到套管鞋处时套管鞋处压力最大;验证了以出入口流量一致表征井底气侵停止的合理性。模型计算得到的压力值与实验测量值吻合较好。     

大庆油田控压钻井作业环空压力的计算

根据Beggs-Brill的流动型态模型推导出了控制压力钻井环空多相流的压力计算公式;并提出了井口回压对环空流态的影响。提出的计算模型已通过现场试验的验证。试验结果表明其误差只有3%左右,能够指导现场作业。为控制压力钻井技术在大庆油田的应用和发展提供理论依据。     

精细控压钻井溢流检测及模拟研究

针对现有钻井过程中溢流检测方法无法检测微溢流量,对深井和复杂井井控提出挑战,展开了精细控压钻井 溢流检测及模拟研究。研究中通过对比出入口微流量变化,提出了精细控压钻井溢流检测和分析方法;根据气液两相 流理论,建立了井筒气侵期间流动计算模型。将该检测方法应用于塔中某井进行试验,结果表明：精细控压钻井系统 溢流检测方法可以准确检测溢流的发生和累积溢流量;根据气液两相流模型,可以模拟精细控压钻井不同回压时井筒 流动参数的变化;该检测方法在现场试验中检测结果和模拟结果一致。精细控压钻井系统溢流检测方法能够准确检 测溢流发生,该检测方法具有可行性和可靠性,可对控压钻井发现和控制溢流提供了理论支持。     

控压钻井技术在伊朗雅达油田S03井的应用

伊朗雅达油田多口井钻遇活跃沥青侵害问题,由于活跃沥青层分布规律不明、井间地层压力差异大、活跃沥青黏稠、易出现涌漏复杂等,给钻井施工带来极大挑战。根据对活跃沥青层地质特征认识、钻井工程施工难点分析和置换性涌漏室内模拟实验结论,形成了优化井身结构、优化钻井液性能措施的控压钻井强行钻进方案。在雅达油田S03井进行现场应用,同比邻井相同井段作业周期缩短39%,节约了钻井液消耗量,为雅达油田解决活跃沥青侵害提供了技术手段,具有推广应用价值。     

基于范例推理的控压钻井方式评价

提出一种基于范例推理的控压钻井选型方法。首先大量调研成功实施控压钻井的实例为源数据库,然后根据范例推理理论建立控压钻井选型模型,利用该模型对三个区块不同地层进行控压钻井选型研究,得出具体的计算结果,并且对选型结果进行评价。通过基于范例推理的控压钻井选型研究将钻井工程与范例推理有机结合,对解决钻井工程领域不确定性问题提供一种有意义的尝试。使范例推理在具体的工程应用向前迈进了一步,并且为控压钻井适应性分析提供一种全新的研究方法,在学术和钻井工程应用上具有重要的价值。     

控压钻井地质适应性评价技术

 控压钻井(MPD)技术是解决具有窄安全密度窗口、易漏易喷地层安全钻井的一项关键技术。控压钻井的适应性评价技术是控压钻井科学选井选层、安全实施的关键。目前国内外还没有成熟的控压钻井适应性评价体系。首先对控压钻井应用类别分类和IADC分类进行了对比,选用IADC颁布的5种流体类型、6个风险等级、3种应用形式的分类方法。然后从地质、工程和经济角度建立了控压钻井地质适应性评价方法,即“三步法”评价体系,主要包括必要性评价、可行性评价、技术经济性评价,在此基础上提出了控压钻井地质适应性评价的关键技术,即地质环境因素描述、精细水力学计算、设备配套与优选、压力控制方法、经济性评价。最后在缅甸D区块进行了应用,结果表明所建立的分类方法和地质适应性评价技术具有很强的实用性。     

海洋水下井口控压钻井系统装备配置方案探讨

控制压力钻井技术是解决窄密度窗口地层钻井井控问题的有效技术保障,在全球陆地、浅海和深水都得到了成功运用。深水是我国油气勘探开发的重要接替区,我国南海油气资源丰富,但是面临高温高压、窄密度作业窗口等难点,井筒压力控制难度较大,给安全高效作业带来了较大困扰。在当前深水控压钻井设备、工艺几乎被国外垄断和深水钻井作业量加大、钻井风险等级升高的背景下,拥有我国自主的深水控压技术及装备是必然的选择。由于水上、水下井口控压钻井技术和装备体系存在较大差异,现有水上井口控压钻井技术无法直接移植到深水。因此,基于我国深水钻井作业现状,提出海洋水下井口控压钻井关键装备自主化配套建设探讨方案。将环空背压的控压钻井系统作为自主化建设的主线,对水上井口的控压系统进行工艺适应性移植,通过综合比较分析,推荐水下井口控压钻井系统ATR配置方案。     

基于智能钻柱的控压钻井溢流实时评价方法*

在对传统地面溢流评价方法滞后性问题进行分析的基础上,开展了基于智能钻柱的井下溢流实时评价方法研究。该方法是利用分布于智能钻柱上的多个压力传感器将所钻井段分为若干个控制区域,通过监测各区域中地层流入井筒的流体流量来确定溢流大小和发生溢流的位置。基于软测量的基本思想,使用了两相流井筒瞬态流动模型,并采用无迹卡尔曼滤器对智能钻柱上传感器节点处井筒压力测量值进行了实时校正。现场试验证明,与井筒压力最接近的地层孔隙压力区域最易发生溢流,基于智能钻柱技术的溢流实时评价方法能够在溢流发生后的100 s内较为准确地预测地层流入井筒的流体流量和发生溢流的位置,具有很高的实时性和可靠性,发展潜力巨大。     

平衡自动控压钻井技术在顺南501井的应用

平衡自动控压钻井是根据地层压力限制,在常规钻井的循环路径中,加入精细控制系统,实现井底压力实时监测,根据要求自动控制井底压力,在钻井过程中始终保持井底压力略大于地层压力的钻井工艺。格瑞迪斯自主研制的平衡自动控压钻井系统在顺南501井成功应用,解决了该井油气活跃、气侵严重导致钻井效率低的难题。     

气侵期间岩屑运移规律研究

基于井筒多相流、传热学原理,综合考虑高温高压下天然气和钻井液物性参数变化,建立了环空气液固多相流数学模型,并采用多相流流动和井筒-地层传热耦合方法进行数值求解,着重进行气侵期间岩屑运移规律和敏感性参数分析。计算结果表明:相比泡状流,段塞流携岩能力较差,不利于维持井眼清洁;随着井口回压/循环排量的增加,气相体积分数逐渐减小,岩屑体积分数逐渐增加,而当流型发展为段塞流时,岩屑体积分数随井口回压/循环排量的增加而减小,而气侵量对其的影响正好相反;钻井液塑性黏度、机械钻速、岩屑粒径以及岩屑颗粒球形系数对气相体积分数基本没有影响,而对岩屑体积分数影响较大。     

新型水动力弹射技术研究

针对水动力能源系统开展了新型水动力弹射技术的探索性研究,采用数值模拟和理论分析相结合的手段对弹射过程进行了数值仿真,并采用参数选取约束分析的方法对系统结构中的重要参数进行了分析,给出从设计参数输入到关键参数选取的方法. 数值仿真结果表明,两种数值方法计算结果一致性较好,验证了原理的正确性和方案的可行性. 并通过关键参数优化对比,提出增大设计冗余和采用较小的压力容器中高压气室的体积比例两个参数优化的方向.      

飞艇附加质量的水动力模型试验技术研究

为了提高飞艇附加质量的测量精度,通过开展飞艇附加质量的水动力模型试验技术研究,将标准椭球体模型、飞艇水动力模型在水中强迫正弦周期性往复运动得到的力和力矩与在空气中强迫正弦周期性往复运动得到的力和力矩,对应相减,求得其与运动的同相分量,依据公式,换算得到相应的飞艇附加质量。试验结果表明:标准椭球体主方向上的附加质量均不大于理论值的10%,表明了飞艇附加质量的水动力模型试验技术是有效的,可以替代并补充风洞附加质量试验技术。     

基于格子流体力学模型的交通拥堵反馈控制方法比较

【目的】寻找抑制拥堵、控制交通排放的可行方案。【方法】在交通流格子流体力学模型的基础上,考虑道路上所有车流对当前车流的作用,构造平均场反馈控制方法;考虑最近邻单元车流量差的正弦变化,提出非线性正弦反馈控制方法,并通过线性分析得出其稳定性条件。最后通过数值模拟验证,对比这两种反馈控制方法,以及考虑最近邻单元流量差的Ge反馈控制方法和考虑下游车流流量差的Redhu和Gupta延时反馈控制方法对抑制交通拥堵的作用。【结果】4种控制方法都能抑制交通拥堵。从数值模拟结果看,控制效果较好为平均场反馈控制方法、非线性正弦反馈控制方法和Ge反馈控制方法;从实际应用的角度来看,非线性正弦反馈控制方法、Ge反馈控制方法及Redhu和Gupta延时反馈控制方法比较容易实现。【结论】控制效果较好且较容易实现的方法为非线性正弦反馈控制方法和Ge反馈控制方法。     

关系数据模式分解及应用

给出了关系数据模式分解中无损联接分解算法的一个通俗证明,并应用模式分解理论来指导应用软件的开发工作。     

湖泊湿地生态系统水动力、水生态数学模型研究

探析水生植物的生长机理及与外部环境物质的交换过程,凝练水生植物生长发育特征以及底泥营养物质迁移转化过程的动力特征,基于营养物质在植物-底泥-水体界面的迁移转化理论以及湖泊水动力对水生植物生长过程的响应机理,建立了水-植物-底泥耦合的湖泊湿地生态系统水动力水生态数学模型.     

农村能源动态模型及应用研究

本文提出一个农村能源系统动态优化模型．从系统发展的角度综合分析农村地区能源、经济、生态诸方面相互关系，进行多周期整体规划。模型采用了多目标规划的数学方法，同时兼有目标规划的特点。在求解过程中，结合定性分析的手段，将多目标规划问题转化成单目标的线性规划问题，使得求解简单易行，有利于进行多方案分析和评价。文中以山东省禹城县为背景．对模型进行了应用分析。     

铁路旅客列车客流量统计算法及应用模型

通过对现行售票服务数据的分析,提出了一种新的列车客流量统计分析算法,并给出了该算法的应用开发模型.应用该算法,可以准确地求得旅客列车各沿途站点的上下车人数以及列车的乘客率等重要数据.该算法具有实时性,它的应用对及时准确地进行列车的客流量分析,减少铁路短途旅客的流失,规范旅客列车运营市场的公平竞争,具有一定的现实意义和应用开发价值.     

新二重管法在动水环境大粒径地层中的应用

在动水环境及大粒径地层条件下,采用新二重管法对船坞围堰地基进行防渗处理,通过改进施工措施,有效地解决了大粒径地层钻孔难以及动水环境下浆液易稀释和流失等问题,对块石含量较高、地下水流速较大的大粒径地层的地基防渗加固提出了可行的施工方案.     

采油微生物的水动力学尺寸研究及应用

为了研究采油微生物运移过程中的堵塞效应和不可入孔隙体积(IPV)效应,基于架桥堵塞理论,建立了应用微孔滤膜实验求取微生物水动力学尺寸(Dh)的测定方法。研究了枯草芽孢杆菌SLY-3在不同菌浓和不同注入速度条件下的Dh,并结合岩心孔隙累积分布概率曲线,确定了不同渗透率油藏的IPV。实验结果表明:Dh受到注入速度和注入菌浓的影响,大小范围在0.308~2.617μm之间,Dh随菌浓的升高而增大,注入速度过高,容易形成瞬时高压,促使菌群收缩,测定的Dh有所下降;注入速度对Dh有双重作用。在菌浓较低时,注入速度高容易形成聚集堵塞,菌浓较高时,注入速度高容易形成高压突破;SLY-3的IPV受岩心渗透率和菌浓的影响,随着渗透率的增大而减少,随菌浓的增大而增加。     

一种基于Fluid Model的调控机制及其应用

首先分析Fluid Model模型的稳定性;在此基础上,提出一种判断系统状态(瞬态或稳态)的简单方法;最后基于流体模型Fluid Model和微分方程稳定性理论提出了提高分发系统稳定性的调控机制;应用调控机制能监控分发系统的状态;当系统出现供小于求的瞬态时,利用调控机制可以计算出系统从瞬态转变到稳态对种子节点的需求量,为服务方提高分发系统的稳定性以及提高视频分发质量提供可行的方法。