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地面钻柱扭摆导向钻井的理论建模及应用研究

石油机械 2024年第10期52卷 37-46页

作者：丁恒易先中周元华马苏南陈志湘张玺亮王利军长江大学机械工程学院湖北省智能油气钻采装备企校联合创新中心扬州华元油气技术有限公司中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司

在滑动导向钻井中,钻柱的扭摆可以将钻井过程中井眼与钻柱的静摩擦改为滑动摩擦,可有效减少钻探摩阻,并缓解滑动钻井中普遍存在的“托压”情况。基于滑动钻井技术,分区域构建了钻柱扭摆运动控制方程,通过理论模型研究扭摆角度(100°~600... 详细信息

在滑动导向钻井中,钻柱的扭摆可以将钻井过程中井眼与钻柱的静摩擦改为滑动摩擦,可有效减少钻探摩阻,并缓解滑动钻井中普遍存在的“托压”情况。基于滑动钻井技术,分区域构建了钻柱扭摆运动控制方程,通过理论模型研究扭摆角度(100°~600°)和扭摆速度(20~80 r/min)对扭摆深度、钻压及工具面变化的影响,并利用钻柱扭摆试验装置进行了试验。研究结果表明:随着扭摆角度、扭摆速度的增加,扭摆深度不断增加,钻压趋于平稳,扭摆减阻效果更好;过度增加扭摆角度、扭摆速度会造成工具面波动,影响钻井效率。现场应用结果表明,工具面平稳度高符合率达到96%,防“托压”效果明显,能够满足现场作业要求。研究结果可为钻柱扭摆导向钻井技术提供技术参考。

关键词：地面钻柱扭摆导向钻井导向控制模型扭摆角度扭摆速度减阻

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海底钻井用铁钻工机械臂的工作安全性分析

石油机械 2024年第10期52卷 74-82页

作者：秦赛博易先中张徐文蔡星星陈志湘王利军张玺亮长江大学机械工程学院湖北省智能油气钻采装备企校联合创新中心盐城市新永佳石油机械制造有限公司湖北江汉石油仪器仪表股份有限公司扬州华元油气技术有限公司中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司

随着石油勘探开采逐渐由陆地转向海洋,浅海转向深海、超深海,常规的陆地铁钻工已无法在深水海洋平台直接应用。针对该问题,提出一种新型海底钻井系统配套的铁钻工机械臂结构,运用数值仿真模拟的方法对铁钻工机械臂结构的强度、疲劳强度... 详细信息

随着石油勘探开采逐渐由陆地转向海洋,浅海转向深海、超深海,常规的陆地铁钻工已无法在深水海洋平台直接应用。针对该问题,提出一种新型海底钻井系统配套的铁钻工机械臂结构,运用数值仿真模拟的方法对铁钻工机械臂结构的强度、疲劳强度、刚度、稳定性、抗振性展开安全性分析。研究表明:海底钻井用铁钻工机械臂结构在危险姿态(伸出1.8 m)时的最大von Mises应力为195.45 MPa(小于许用应力[σ]=320 MPa),疲劳强度安全系数n=4.63(大于许用安全系数[n]=2.0);危险姿态下机械臂结构的总弯曲刚度,x、y和z轴方向上的弯曲刚度分别为1.11×10^(10)、1.62×10^(12)、2.43×10^(13)、7.34×10^(10)N·m^(2),符合机械臂结构的刚度要求;机械臂结构的屈曲临界载荷Pcr=915.80 kN,为实际受载的45.79倍,满足结构稳定性要求;随机振动激励作用下机械臂结构有68.23%的概率最大von Mises应力不超过179.77 MPa,满足材料强度安全要求。研究结果验证了新型海底钻井用铁钻工机械臂的结构设计安全可靠,可为海底钻井用铁钻工机械臂的结构设计提供一定参考。

关键词：海底钻井铁钻工机械臂危险姿态结构强度疲劳强度安全性

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永久式光纤监测技术在海上首口二氧化碳回注井的应用

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石化技术 2024年第1期31卷 68-70,61页

作者：邓成辉曹波波党黎锋宣涛张玺亮中海石油(中国)有限公司深圳分公司深圳518067 中海油能源发展股份有限公司天津300452

近期南海东部海域恩平油田我国海上首口二氧化碳回注井正式投产,采油分离出来的二氧化碳气体被烘干压缩后回注至储层进行封存。为确保注入期间的安全性需要实时掌握注入参数判断井下情况,采用永久式分布式光纤监测技术,实现了全井筒温... 详细信息

近期南海东部海域恩平油田我国海上首口二氧化碳回注井正式投产,采油分离出来的二氧化碳气体被烘干压缩后回注至储层进行封存。为确保注入期间的安全性需要实时掌握注入参数判断井下情况,采用永久式分布式光纤监测技术,实现了全井筒温度剖面及井底压力的实时动态监测。现场应用结果表明:分布式光纤温度监测剖面与地层梯度测试温度剖面误差0.1%,光纤压力计监测结果与注入压力、地层压力误差0.05%,根据光纤数据监测的分布解释结果可反演二氧化碳回注剖面,从而指导注气参数动态调整。

关键词：二氧化碳回注永久式光纤井筒完整性管外窜流

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基于DTS的注水井吸水剖面解释方法

测井技术 2024年第4期48卷 537-547页

作者：张玺亮李昂吴杰王利军左凯张志虎中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

针对注水井分层注水量诊断技术难题,提出基于分布式光纤温度传感(Distributed Temperature Sensing,DTS)的注水井吸水剖面解释方法。建立考虑微量热效应的注水井温度剖面预测模型,模拟分析注水量、注水时间、储层导热系数等7个因素对温... 详细信息

针对注水井分层注水量诊断技术难题,提出基于分布式光纤温度传感(Distributed Temperature Sensing,DTS)的注水井吸水剖面解释方法。建立考虑微量热效应的注水井温度剖面预测模型,模拟分析注水量、注水时间、储层导热系数等7个因素对温度剖面的影响规律。通过正交试验模拟分析,确定不同因素对注水井温度剖面的影响程度从强到弱分别为注入水温度、注水时间、注水量、井筒半径、储层导热系数、井筒倾斜角度、注水层渗透率,明确影响注水井温度剖面的主控因素为注入水温度、注水时间和注入量。采用模拟退火(Simulated Annealing,SA)算法建立注水井DTS数据反演模型,对一口注水井现场实测DTS数据进行反演,获得较为准确的吸水剖面,单层最大吸水量误差百分比14.25%,平均误差11.09%,验证该反演方法的可靠性。通过DTS数据反演可以实现注水井吸水剖面定量解释,为注水效果评价提供直接依据。

关键词：吸水剖面 DTS 反演模型注水井 SA算法温度剖面敏感性

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海上注水井温度剖面预测模型研究

当代化工研究 2024年第17期 59-61页

作者：张玺亮左凯李昂刘传刚吴杰杨铁梅中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

由于目前对海上注水井温度剖面影响规律认识不足,使基于分布式光纤温度监测(DTS)定量诊断海上注水井吸水剖面仍十分困难。本文建立了考虑微量热效应和储层非等温渗流的海上注水井温度剖面预测模型,模拟分析了注水量变化对注水井温度剖... 详细信息

由于目前对海上注水井温度剖面影响规律认识不足,使基于分布式光纤温度监测(DTS)定量诊断海上注水井吸水剖面仍十分困难。本文建立了考虑微量热效应和储层非等温渗流的海上注水井温度剖面预测模型,模拟分析了注水量变化对注水井温度剖面的影响规律,并通过正交试验分析评价出不同因素对注水井温度剖面的影响程度,依次为:注水温度>注水时间>注水速度>井筒直径>地层导热系数>井眼轨迹>注入层渗透率(T_(inj)>t>Q_(inj)>D>K_(t)>θ>k),明确了影响注水井温度剖面的主控因素为注水温度、注水时间和注水速度。本文研究成果为海上注水井吸水剖面定量解释及注水优化奠定了模型基础。

关键词：温度剖面预测模型海上注水井温度剖面影响规律正交试验 DTS

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水力喷砂射孔喷嘴研究

机械工程师 2024年第4期 128-131页

作者：王世强王星刘景超郝宙正张玺亮中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

水力喷砂射孔技术是广泛应用且行之有效的油田提高采收率方式。喷砂射孔喷嘴必须具有良好的耐冲蚀性,以保证井下喷砂射孔的作业寿命。文中针对喷砂射孔喷嘴不同入口曲线,建立了3种常用曲线的喷嘴模型,利用有限元分析软件对喷嘴的磨料加... 详细信息

水力喷砂射孔技术是广泛应用且行之有效的油田提高采收率方式。喷砂射孔喷嘴必须具有良好的耐冲蚀性,以保证井下喷砂射孔的作业寿命。文中针对喷砂射孔喷嘴不同入口曲线,建立了3种常用曲线的喷嘴模型,利用有限元分析软件对喷嘴的磨料加速效果及耐磨性进行了仿真分析,筛选了加速效果最好、耐磨性最优的喷嘴结构。通过地面试验,所优选喷嘴表现出了良好的套管切削效果及良好的耐磨性。该水力喷砂射孔喷嘴可用于现场作业中,助力油气增储上产。

关键词：喷砂射孔喷嘴冲蚀

基于YOLOv5s-CBAM的海上平台注水流程现场漏液智能检测

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系统仿真技术 2024年第2期20卷 175-179页

作者：邹剑陈征刘长龙张乐张玺亮蓝飞王威中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

针对海上平台注水流程现场原油泄漏问题,提出基于双通道注意力机制的改进YOLOv5s模型,实现漏液智能检测。首先,通过监控摄像头及单反相机采集海上平台注水流程现场漏液数据并对其进行标注。其次,将双通道注意力机制引入YOLOv5s模型,增... 详细信息

针对海上平台注水流程现场原油泄漏问题,提出基于双通道注意力机制的改进YOLOv5s模型,实现漏液智能检测。首先,通过监控摄像头及单反相机采集海上平台注水流程现场漏液数据并对其进行标注。其次,将双通道注意力机制引入YOLOv5s模型,增强模型的特征提取能力,构建高精度漏液检测模型。最后,对该模型进行功能及性能测试。测试结果表明,该检测模型可大幅度提升海上平台注水流程现场漏液检测能力。

关键词： YOLOv5s模型深度学习目标检测智能监控注意力机制

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井下油管电驱切割装置设计与应用

石油管材与仪器 2024年第5期10卷 89-93页

作者：张玺亮郝宙正黄毓祥左凯张云弛张凤辉中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

针对海上油气田油管切割作业受井斜限制,且割断后不易判断的难题,研制了一种油管电驱切割装置。该装置包括地面控制系统和井下切割仪器串两部分,配备电驱马达和支撑锚定,可在油管内任意位置切割管柱,并通过数值模拟对锚定机构进行了强... 详细信息

针对海上油气田油管切割作业受井斜限制,且割断后不易判断的难题,研制了一种油管电驱切割装置。该装置包括地面控制系统和井下切割仪器串两部分,配备电驱马达和支撑锚定,可在油管内任意位置切割管柱,并通过数值模拟对锚定机构进行了强度校核。室内试验及现场应用结果表明:井下油管电驱切割装置锚定可靠、切削铁屑为碎末,断面整齐;地面控制系统界面数据可视、易于判断是否完全切割。该装置已成功应用于3口井油管切割作业,各项指标及性能良好,切割成功率100%。

关键词：电驱切割切割控制锚定机构切割刀头监测可视化

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自进式喷嘴仿真分析

机械工程师 2024年第5期 97-100页

作者：王世强王星邢洪宪王利军王新涛郝宙正张玺亮中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

多分支小井眼完井技术可以提高低渗油田的开发效率,最大化发挥油田的经济效益。自进式喷嘴作为多分支完井的核心部件,影响着多分支管线的破岩效率和钻进深度。文中建立了自进式喷嘴的三维模型,通过流体仿真软件,分析了喷嘴在前后喷孔不... 详细信息

多分支小井眼完井技术可以提高低渗油田的开发效率,最大化发挥油田的经济效益。自进式喷嘴作为多分支完井的核心部件,影响着多分支管线的破岩效率和钻进深度。文中建立了自进式喷嘴的三维模型,通过流体仿真软件,分析了喷嘴在前后喷孔不同配置情况下的破岩力及推进力,优选出推进力大、破岩力强的喷嘴配置,为提高多分支管线的破岩效率和钻进深度提供了理论基础。

关键词：多分支喷嘴自进力