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压裂砂堵实时监测与预警系统研究与应用

压裂砂堵实时监测与预警系统研究与应用

作者：代海洋西南石油大学

学位级别：硕士

随着全球能源消耗增加,常规石油资源量不断减少,低渗透油气藏在石化资源供给方面的重要性日益突出,作为低渗透油气藏开发和低产井增产改造主要技术手段的压裂施工技术,在低渗透油气藏资源开发中的应用愈发广泛。在进行压裂施工提高油气... 详细信息

随着全球能源消耗增加,常规石油资源量不断减少,低渗透油气藏在石化资源供给方面的重要性日益突出,作为低渗透油气藏开发和低产井增产改造主要技术手段的压裂施工技术,在低渗透油气藏资源开发中的应用愈发广泛。在进行压裂施工提高油气采收率的过程中,由于地层的复杂性,施工过程中面临各种风险异常,其中尤以砂堵最为常见,发生砂堵时,轻则形成高压憋坏管线,损坏设备,造成压裂液等施工物质材料的浪费,大幅度提高生产作业成本,重则造成重大人员伤亡,破坏地层渗流,导致压裂施工井的报废。因此,若能对压裂施工砂堵进行预警,提示现场技术人员及时采取有效的应对措施,对于避免发生砂堵具有重要意义。目前,压裂施工现场进行砂堵预警时,缺乏利用地面参数实现砂堵预警的智能系统,基本依靠人工肉眼进行曲线监测与人为分析,因此存在误判,漏判等问题,同时该方式机械落后,需要工程技术人员在施工过程中一直观察施工曲线。此外由于压裂施工曲线异常变化存在偶然性,直接利用施工曲线进行砂堵预警时,也存在较大的滞后性和偶然性,常常发生误报和延迟警报,故需要基于现场压裂仪表车,研究开发一套砂堵智能预警系统,从一定程度上解决现有通过人工观察曲线,人为进行砂堵判识,存在的滞后,偶然和机械性等问题。鉴于此,本文提出一种立足于现场施工需要,依托施工实时数据的压裂砂堵风险实时监测预警方法,并开发了配套系统,从而对压裂砂堵进行实时预警。本文取得成果如下:1.通过对砂堵发生机理的研究,总结砂堵发生表征现象及征兆参数变化规律,并基于砂堵发生时征兆参数变化确立现场施工监测参数。2.根据现场施工实际需要和确立的监测参数,深入研究对比,优选了压裂砂堵预警方法,对其进行适应性分析,为建立压裂砂堵预警模型提供理论基础。3.基于优选的压裂施工砂堵风险预警方法,建立了改进双对数曲线压裂砂堵风险预警模型,利用时间序列时域分析算法进行预测计算,提高预警超前性。4.为保证时间序列时域分析计算预测的精确度,优选GRNN神经网络算法对时域分析计算预测结果进行优化,利用Affinity Propagation聚类算法对监测数据进行聚类拟合,提升后续斜率计算准确度,进而提升压裂砂堵风险预警符合率。5.结合压裂施工砂堵风险预警模型,完成了系统总体方案设计和系统架构设计,建立与系统相适应的数据库,为压裂施工砂堵风险超前预警提供数据支持。6.依据系统总体方案设计和架构设计,配套建立的数据库,并利用C#程序语言完成软件系统的开发,最终形成适用于现场施工需要的压裂砂堵实时监测与预警系统。本文开发的压裂砂堵实时监测与预警系统现场应用19 口井,应用表明该系统立足现场实际,系统功能完善,运行稳定,预警准确率高,能满足压裂砂堵实时监测的需要。

关键词：压裂砂堵监测预警时域分析 GRNN神经网络双对数曲线斜率预警

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

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焊接学报 2024年第3期45卷 120-128,I0010页

作者：曾道平郑韶先安同邦代海洋马成勇兰州交通大学兰州730070 钢铁研究总院焊接研究所北京100081

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功... 详细信息

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M23C6型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.

关键词： 440 MPa级高强钢熔敷金属针状铁素体 M-A组元低温冲击韧性

动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜的X射线光电子能谱与俄歇电子能谱研究

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核技术 2007年第5期30卷 419-423页

作者：代海洋王治安黄宁康辐射物理和技术教育部重点实验室四川大学原子核科学技术研究所成都610064

本文介绍的动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜系在不锈钢基体上进行1keV氩离子束溅射沉积铬(同时通入一定量的O),并用100keV的氩离子束或氧离子束轰击该样品。对两种离子束轰击形成的氧化铬薄膜进行了X射线光电子能谱(X-ray photoelectr... 详细信息

本文介绍的动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜系在不锈钢基体上进行1keV氩离子束溅射沉积铬(同时通入一定量的O),并用100keV的氩离子束或氧离子束轰击该样品。对两种离子束轰击形成的氧化铬薄膜进行了X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和俄歇电子能谱(Auger electron spectroscopy,AES)的分析研究。发现Ar+离子束制备的氧化铬薄膜主要是Cr2O3化合物,而O+离子束制备的氧化铬薄膜含有其它价态的铬氧化物。Ar+离子束制备氧化铬薄膜的污染碳少于O+离子束制备。与O+离子束制备相比较,相同能量的Ar+离子束轰击更有利于提高沉积的Cr原子与周围O2的反应性;Ar+离子束制备的氧化铬薄膜过渡层的厚1/3左右,较厚的过渡层显示了制备的薄膜具有较好的附着力。

关键词：氧化铬薄膜动态离子束混合技术 X射线光电子能谱俄歇电子能谱

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人手生理性震颤测试关键技术研究

人手生理性震颤测试关键技术研究

作者：代海洋哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

生理性震颤是一种有节律不自主的身体运动。在显微操作中，由于操作精度和生理性震颤振幅相当，操作十分困难。基于主动式的震颤补偿系统原理简单、价格低廉，需要对震颤进行精确测量。本文基于惯性测量原理设计了一套震颤测试系统，对... 详细信息

生理性震颤是一种有节律不自主的身体运动。在显微操作中，由于操作精度和生理性震颤振幅相当，操作十分困难。基于主动式的震颤补偿系统原理简单、价格低廉，需要对震颤进行精确测量。本文基于惯性测量原理设计了一套震颤测试系统，对手臂震颤进行测量。震颤测试系统包括信号测量和信号处理两个部分。震颤信号采用无陀螺惯性测量单元进行测量，解决了光学测量实际应用难和MEMS陀螺仪精度低的问题。惯性测量单元采用9加速度计的配置方式，避免求解微分方程组。为了提高测量精度，角速度的解算采用积分—开方融合算法，解决了积分法求解角速度时误差累计的问题。捷联矩阵用来实现物理量的坐标系转换，捷联矩阵的求解采用四元数方法，易于在实时系统上实现。信号处理包括误差分析、震颤信号的提取和建模。对测量系统的误差源进行了分析，重点对系统性误差和随机性误差的频率特性进行了分析，使用Allan方差方法对随机误差进行了参数辨识，并使用一阶高斯—马尔科夫模型对随机误差进行建模。在对噪声和震颤信号进行频率特性分析的基础上，使用滤波方法对噪声进行消除，实现信噪分离。根据震颤信号与正弦信号相似的特性，使用傅里叶及其衍生算法对其进行了拟合，并使用自回归模型对震颤信号进行了前向预测。对加速度计在静态条件下进行了试验，使用Allan方差分析方法对输出信号进行了参数辨识;对加速度计在动态条件下进行了试验，验证了震颤信号提取方法的有效性;对惯性测量单元在动态下进行了试验，验证了其对目标轨迹的跟踪性能。基于惯性测量原理设计的震颤测试系统具有体积小、成本低的特点，可以作为主动式震颤补偿系统的信号输入端。对震颤信号的研究可以为其它类型抑震系统的开发、震颤发生机理的研究提供参考。

关键词：生理性震颤惯性测量单元傅里叶拟合 Allan方差高斯-马尔科夫模型

电压对中频脉冲非平衡磁控溅射类金刚石薄膜结构与性能的影响

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材料保护 2015年第12期48卷 16-19,7页

作者：王俊玲代海洋河南交通职业技术学院交通信息工程系河南郑州450000 郑州轻工业学院物理与电子工程学院河南郑州450002

制备参数对类金刚石(DLC)薄膜的性能和结构有显著影响。利用中频脉冲非平衡磁控溅射新技术制备了DLC薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱仪、纳米压痕仪、光谱型椭偏仪研究了溅射电压对DLC薄膜微观结构、力学性能和光学性能的影响。结... 详细信息

制备参数对类金刚石(DLC)薄膜的性能和结构有显著影响。利用中频脉冲非平衡磁控溅射新技术制备了DLC薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱仪、纳米压痕仪、光谱型椭偏仪研究了溅射电压对DLC薄膜微观结构、力学性能和光学性能的影响。结果表明:当溅射电压由550 V增加到750 V时,DLC薄膜中sp3杂化碳含量随溅射电压的增加而增加,当溅射电压超过750 V时,薄膜中sp3杂化碳含量随溅射电压的增加而减少;DLC薄膜的纳米硬度、折射率均随溅射电压的增加先增加而后减小,溅射电压为750 V时制备薄膜的纳米硬度及折射率最大。

关键词：类金刚石膜中频脉冲非平衡磁控溅射溅射电压膜结构膜性能

基体温度对中频脉冲非平衡磁控溅射技术沉积类金刚石薄膜结构与性能的影响

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真空科学与技术学报 2012年第8期32卷 727-731页

作者：代海洋翟凤潇陈镇平展长勇郑州轻工业学院技术物理系郑州450002 四川大学原子核科学技术研究所成都610064

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在不同的基体温度下制备了类金刚石(DLC)薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕测试仪、椭偏仪对所制备DLC薄膜的微观结构、机械性能、光学性能进行了分析。Raman光谱和XPS结果表明,当基... 详细信息

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在不同的基体温度下制备了类金刚石(DLC)薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕测试仪、椭偏仪对所制备DLC薄膜的微观结构、机械性能、光学性能进行了分析。Raman光谱和XPS结果表明,当基体温度由50℃增加到100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而增加,当基体温度超过100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而减少。纳米压痕测试表明,DLC薄膜的纳米硬度随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的纳米硬度最大。椭偏仪测试表明,类金刚石薄膜的折射率同样随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的折射率最大。以上结果说明基体温度对DLC薄膜中的sp3杂化键的含量有很大的影响,DLC薄膜的纳米硬度、折射率随薄膜中的sp3杂化键的含量的变化而变化。

关键词：类金刚石薄膜基体温度中频脉冲非平衡磁控溅射技术微观结构性能

基体偏压对中频磁控溅射沉积DLC膜结构的影响

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真空 2008年第6期45卷 36-39页

作者：姜辉代海洋江苏盐城师范学院物理科学与电子技术学院江苏盐城224002 辐射物理与技术教育部重点实验室四川大学原子核科学技术研究所四川成都610064

利用中频非平衡磁控溅射技术，以氩气和甲烷混合气体为工作气体，在载玻片和单品硅片上沉积含氢的类金刚石薄膜。改变加载在基体上的负偏压，在0-400V范围内，制备5种偏压值下的薄膜，研究偏压对薄膜结构的影响。用光学显微镜和AFM考察... 详细信息

利用中频非平衡磁控溅射技术，以氩气和甲烷混合气体为工作气体，在载玻片和单品硅片上沉积含氢的类金刚石薄膜。改变加载在基体上的负偏压，在0-400V范围内，制备5种偏压值下的薄膜，研究偏压对薄膜结构的影响。用光学显微镜和AFM考察薄膜的光学形貌；激光Raman谱定性分析膜的化学组分；FTIR分析其C—H键合类型；纳米压痕法测量膜的硬度。结果表明：当基体上施加偏压-100V时，可以有效地提高沉积粒子与基体结合力以及薄膜的致密性，薄膜中正四面体的sp^3结构和sp^3CHn含量增加，纳米硬度提高。

关键词：含氢类金刚石薄膜中频偏压

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440 MPa级高强钢焊缝金属的断裂韧性

材料研究学报 2024年第2期38卷 151-160页

作者：曾道平安同邦郑韶先代海洋曹志龙马成勇钢铁研究总院焊接研究所北京100081 兰州交通大学材料科学与工程学院兰州730070

使用自研的Si-Mn-Ni气保护实心焊丝对440 MPa级高强钢进行MAG焊,并在系列温度下进行冲击试验、疲劳裂纹扩展速率试验和裂纹尖端张开位移试验,研究了焊缝金属的断裂韧性和显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:焊缝金属的韧脆转变温度约为... 详细信息

使用自研的Si-Mn-Ni气保护实心焊丝对440 MPa级高强钢进行MAG焊,并在系列温度下进行冲击试验、疲劳裂纹扩展速率试验和裂纹尖端张开位移试验,研究了焊缝金属的断裂韧性和显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:焊缝金属的韧脆转变温度约为-48.4℃;随着恒幅载荷(13~17 kN)的增大载荷循环次数N减小、疲劳寿命降低,且在应力强度因子范围ΔK相同的情况下疲劳裂纹扩展速率da/d N总体上随着恒幅载荷的增大而减小;焊缝金属的CTOD值δ为0.481~0.781 mm,有效特征值δ_(0.2BL)为0.5103 mm,CTOD值δ的离散系数仅为16.5%,表明焊缝金属的良好断裂韧性满足海洋工程的技术要求;阻碍裂纹扩展能力较强的针状铁素体使断裂韧性提高,而阻碍裂纹扩展能力较弱的准多边形铁素体和易诱发微裂纹的M-A组元使断裂韧性降低。

关键词：金属材料 440 MPa级高强钢焊缝金属断裂韧性显微组织