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柱塞气举工艺下基于重力观测的MEMS全姿态位姿测量系统

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中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 266-272页

作者：邱晓宁武泰安冯金双许春晖吴杰鲍作帆中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院天津300450 天津市旗领测控科技有限责任公司天津300131

为解决柱塞小体积自主高精度位姿测量的难题,针对柱塞气举工艺,设计了一种基于重力观测的微机电系统(MEMS)全姿态位姿测量系统。首先,利用柱塞工作过程中大部分时间不存在非重力运动加速度的特性,设计了基于重力观测的自主导航算法提高... 详细信息

为解决柱塞小体积自主高精度位姿测量的难题,针对柱塞气举工艺,设计了一种基于重力观测的微机电系统(MEMS)全姿态位姿测量系统。首先,利用柱塞工作过程中大部分时间不存在非重力运动加速度的特性,设计了基于重力观测的自主导航算法提高位姿测量精度;其次,考虑到柱塞垂直运动过程中俯仰翻转时无解的问题,设计了全姿态解算算法。最后,对所设计的位姿测量系统进行了实物实验。实验结果表明:所设计的位姿测量系统进行作业时,水平姿态精度不大于0.05°、航向漂移小于0.5°/h、短时位置精度不大于0.8 m,验证了该系统可解决柱塞目前存在的小体积自主高精度位姿测量难题。

关键词：柱塞气举微机电系统位姿测量重力观测

基于PR—Henry改进模型的酸性天然气——地层水体系及其相平衡特征分析

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天然气工业 2024年第6期44卷 64-73页

作者：杨宇王建猛张骞刘建国刘荣和江良伟成都理工大学能源学院中海石油(中国)有限公司海南分公司中海石油(中国)有限公司天津分公司中国石油集团川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院

准确表征酸性天然气—地层水体系的相平衡规律,对于天然气开发过程中的水溶气量和凝析水量分析具有重要意义,但目前常用的PR状态方程与Henry定律等理论对酸性天然气—地层水体系的相平衡研究还存在不适用的问题。为进一步考虑酸性气体... 详细信息

准确表征酸性天然气—地层水体系的相平衡规律,对于天然气开发过程中的水溶气量和凝析水量分析具有重要意义,但目前常用的PR状态方程与Henry定律等理论对酸性天然气—地层水体系的相平衡研究还存在不适用的问题。为进一步考虑酸性气体和地层水矿化度对体系相平衡的影响,改进并提高对天然气溶解度和饱和含水量的计算精度,在PR状态方程与Henry定律相结合建立的PR—Henry模型基础上,考虑了溶解盐对体系相平衡的影响,采用定标粒子理论(SPT)修正了Henry常数,建立了改进的PR—Henry模型,最后分析了天然气组成、压力、温度和盐水含盐量对天然气溶解量和饱和含水量的影响。研究结果表明:(1)模型计算结果与实测资料对比,平均相对偏差分别为5.3%和4.55%,表明该模型能够应用于不同温度、压力和组成的酸性天然气-地层水体系的相平衡计算;(2)天然气在地层水中的溶解量受天然气组成、温度、压力和地层水含盐量的影响;(3)天然气饱和含水量受温度和压力影响十分明显。结论认为,改进的PR—Henry模型为天然气开采过程评价和CO_(2)埋存溶解量计算提供了一种有效的方法,对于评估天然气可采储量及开发特征具有重要的参考意义。

关键词：酸性天然气相平衡计算 PR—Henry模型定标粒子理论影响因素

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基于机器学习的钻井液流变参数智能识别方法

煤田地质与勘探 2024年第5期52卷 183-192页

作者：刘长晔杨现禹蔡记华王韧王建龙代凡斐郭万阳蒋国盛冯洋中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

钻井液流变性是钻井液流动和变形的特性,对于携带与悬浮岩屑、提高钻进速度至关重要,准确掌握钻井液流变参数是保证井眼清洁与高效钻进的前提。提出一种基于卷积神经网络(Convolu-tionalNeuralNetwork,CNN)的钻井液流变参数智能识别方法... 详细信息

钻井液流变性是钻井液流动和变形的特性,对于携带与悬浮岩屑、提高钻进速度至关重要,准确掌握钻井液流变参数是保证井眼清洁与高效钻进的前提。提出一种基于卷积神经网络(Convolu-tionalNeuralNetwork,CNN)的钻井液流变参数智能识别方法,通过磁力搅拌产生稳定的钻井液流动图像,利用多种数据增强方法增加图像数量并建立数据库,增强模型的鲁棒性和泛化能力。优化AlexNet卷积神经网络算法,构建钻井液流变参数识别模型。将数据库划分为训练集:验证集:测试集=7:2:1,对训练集进行迭代训练并通过验证集调整参数获得最佳拟合模型。此外,运用混淆矩阵、卷积核可视化技术和类激活技术(Gradient-weighted Class Activation Mapping,Grad-CAM)对模型进行多方位评估。结果表明:(1)钻井液流变参数识别模型对钻井液塑性黏度测试的宏精确率为95.2%,宏召回率为94.7%,宏F1值为0.95。(2)对钻井液表观黏度测试的宏精确率为91.6%,宏召回率为91.5%,宏F1值为0.90。(3)利用卷积核可视化技术和Grad-CAM对特征提取进行可视化处理,发现钻井液波纹形状和大小会影响模型流变参数识别准确度。(4)室内测试结果表明,该模型的测试误差为±2 mPa·s,在设计允许范围以内,具有较高的识别精确度和稳定性。所提出的钻井液流变参数实时智能识别方法可为安全、快速和准确地进行钻井液流变性测试提供智能化技术思路。

关键词：钻井液流变参数机器学习卷积神经网络智能识别

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油气田非金属管道失效预测及防控技术研究进展

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化工进展 2024年第3期43卷 1118-1132页

作者：张玉红李轩宇冯春健马春迅张晨周洋洋毕海胜青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河热采机械制造分公司辽宁盘锦124209 中石化石油工程设计有限公司山东东营257000

油气田金属管道腐蚀穿孔风险日趋严重,管道泄漏事故时有发生,玻璃钢管、钢骨架增强聚乙烯复合管、柔性复合管等非金属管道以其良好的耐蚀性和适用性在油气田开发生产系统中逐渐受到青睐。然而,由于管道在长期服役过程中遭受内外压载荷... 详细信息

油气田金属管道腐蚀穿孔风险日趋严重,管道泄漏事故时有发生,玻璃钢管、钢骨架增强聚乙烯复合管、柔性复合管等非金属管道以其良好的耐蚀性和适用性在油气田开发生产系统中逐渐受到青睐。然而,由于管道在长期服役过程中遭受内外压载荷、介质腐蚀等老化作用,随之而来的诸如基体开裂、管体脆断、纤维/基体界面脱黏、层间分离等各种失效问题亟待解决。基于此现状,文章综述了油气田常用非金属管道特点、应用、失效原因,以及非金属管道探测定位、无损检测技术、风险评估和寿命预测方法,针对非金属管道损伤失效的预防在管道制造、施工、运行、应用、维修及关键技术等方面提出了相关建议,并对非金属管道失效预防技术攻关方面进行展望,为非金属油气管道失效预测方法及其防控技术的相关研究提供有效支撑。

关键词：非金属管道失效检测技术风险评估预测方法

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二元系简单蒸馏与平衡蒸馏的关系

化工学报 2024年第5期75卷 1912-1919页

作者：刘逸群王超卢春喜中国石油集团石油化工研究院有限公司北京102206 中国石油大学(北京)化学工程与环境学院重质油全国重点实验室北京102249 中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

Rayleigh方程是描述与时间相关的简单蒸馏的基础方程,广泛应用于同位素分馏等多个学科领域,但在化工分离的领域却鲜见报道。针对上述问题,基于组分净摩尔量建立了简单蒸馏的Rayleigh方程和平衡蒸馏的数学模型,并利用数学积分和差分关系,... 详细信息

Rayleigh方程是描述与时间相关的简单蒸馏的基础方程,广泛应用于同位素分馏等多个学科领域,但在化工分离的领域却鲜见报道。针对上述问题,基于组分净摩尔量建立了简单蒸馏的Rayleigh方程和平衡蒸馏的数学模型,并利用数学积分和差分关系,以N级串联平衡蒸馏建立了描述简单蒸馏的计算模型,从而揭示了简单蒸馏与平衡蒸馏间的理论关系。最后利用N级串联平衡蒸馏的数学模型,在N趋于无穷条件下推导出Rayleigh方程。结果表明:Rayleigh蒸馏是简单蒸馏的一种特殊操作工况,其特征为汽化率和加热速率趋于无穷小,蒸馏所需时间无限长。因此,Rayleigh蒸馏更适用于同位素分馏过程。

关键词： Rayleigh方程蒸馏简单蒸馏平衡蒸馏同位素分馏

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耦合温度影响的动态非线性渗流模型

油气地质与采收率 2024年第3期31卷 178-185页

作者：刘秀伟王星程时清张凤博汪洋中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油集团测井有限公司地质研究院陕西西安710000 长庆工程设计有限公司陕西西安710000

针对现有非线性渗流模型未考虑温度变化对非线性渗流规律的影响,首先从毛细管渗流模型、Hagen-Poiseuille公式以及边界层理论出发,结合温度对边界层厚度及流体屈服应力的影响,推导得到低渗透多孔介质中耦合温度影响的动态非线性渗流模... 详细信息

针对现有非线性渗流模型未考虑温度变化对非线性渗流规律的影响,首先从毛细管渗流模型、Hagen-Poiseuille公式以及边界层理论出发,结合温度对边界层厚度及流体屈服应力的影响,推导得到低渗透多孔介质中耦合温度影响的动态非线性渗流模型。其次,利用已发表文献中的实验数据开展拟合验证,得到的渗流速度曲线及最小启动压力梯度与实验数据吻合度高,验证了动态非线性渗流模型的准确性,同时与静态非线性渗流模型和达西渗流模型的对比分析,进一步揭示了动态非线性渗流模型的合理性。针对渗流速度曲线进行敏感性分析表明,拟合系数A和B取值的增大均会导致渗流速度曲线右移,非线性渗流段曲线弯曲程度减弱,最小启动压力梯度增加。温度升高对渗流速度曲线影响程度较大,导致渗流速度曲线大幅上移,非线性渗流段弯曲程度减弱,最小启动压力梯度同样会增加。该动态非线性渗流模型的提出进一步丰富了非线性渗流理论的发展,可推广至相关两相流及高温高压油气藏数值模拟研究。

关键词：温度非线性渗流模型推导模型验证与对比敏感性参数分析

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水基钻井液封堵理论和材料研究现状及发展趋势

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化工进展 2024年

作者：黄宁孙金声刘敬平吕开河王宗轮邓雪菲中国石油大学(华东)石油工程学院中国石油集团工程技术研究院有限公司

地层孔隙、微裂缝、裂缝发育，导致井壁坍塌频发，严重阻碍了安全、高效钻井。封堵理论的成熟性是研发高性能封堵剂的重要保证。通过封堵剂高效封堵孔隙、微裂缝及裂缝，是稳定井壁的关键。本文综述了不同封堵理论（刚性封堵理论、柔性... 详细信息

地层孔隙、微裂缝、裂缝发育，导致井壁坍塌频发，严重阻碍了安全、高效钻井。封堵理论的成熟性是研发高性能封堵剂的重要保证。通过封堵剂高效封堵孔隙、微裂缝及裂缝，是稳定井壁的关键。本文综述了不同封堵理论（刚性封堵理论、柔性封堵理论、成膜封堵理论）以及各类封堵材料（沥青类、聚合醇类、硅酸盐类、纳米材料类）研究现状，指出了现有封堵理论和封堵材料所存在的不足，总结了目前封堵理论及封堵材料研发面临的难点，并提出应通过数值模拟等方法深入研究储层孔喉尺寸分布规律以及储层形貌结构，且应试图从树枝状聚合物、刚性外壳与柔性内核复合材料、生物质基纳米材料改性沥青、纳米材料分散稳定性等方面开展研发高效封堵材料的发展趋势。

关键词：水基钻井液封堵理论封堵材料研究现状发展趋势

BH-VDT垂直钻井工具无线电磁短传模块影响因素分析

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石油机械 2024年第2期52卷 30-35,64页

作者：赵亮黄峰王峰陶松龄刘郅轩郭超刘义彬中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院中国石油集团渤海钻探工程有限公司第三钻井分公司

垂直钻井工具组合大扭矩螺杆一体化提速技术,是山前高陡构造防斜打快的主要手段。BH-VDT垂直钻井工具采用随钻测量、控制和实时上传一体化设计,如何绕过螺杆将近钻头采集信息高效传输至地面,成为了当下面临的主要技术难题。为此,将脉冲... 详细信息

垂直钻井工具组合大扭矩螺杆一体化提速技术,是山前高陡构造防斜打快的主要手段。BH-VDT垂直钻井工具采用随钻测量、控制和实时上传一体化设计,如何绕过螺杆将近钻头采集信息高效传输至地面,成为了当下面临的主要技术难题。为此,将脉冲发生器从工具中分离出来,加入无线电磁短传模块,在螺杆的两端接入无线发射模块与无线接收模块,并采用有限元分析软件,建立钻井试验模型来分析影响无线电磁短传模块的因素。仿真结果与现场试验数据符合较好,无线电磁短传模块中的接收天线正极距离套管底部的距离大于20 m时,套管对接收信号强度的屏蔽影响趋于平缓,钻井液电阻率和地层电阻率对该模块的无线传输效果影响较大,接收天线两级的绝缘距离越长对传输效果越有利;而发射端和接收端的距离在8~15 m范围内,对接收信号强度的影响较小。研究结果表明:采用无线电磁短传模块是解决BH-VDT垂直钻井工具绕过螺杆实现井下信息实时高效传输的有效手段,对其他工具为解决此类问题的设计、现象解释有指导意义。

关键词：垂直钻井无线电磁短传偶极子天线电阻率接收源距

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试油测试一体化工艺在GT1井的应用

油气井测试 2024年第3期33卷 32-37页

作者：庞振力杜卫刚张宏胜夏林季鹏中国石油集团海洋工程有限公司天津分公司天津300451 华北油田雄安分公司技术研究所河北任丘062552 中国石油集团渤海钻探工程有限公司油气合作开发分公司天津300280

GT1井是集团公司海上潜山构造上的一口“高温、高压”重点风险探井,针对该井储层特点、井身结构、试油测试目的及施工周期安排等,优化设计了射孔-测试-排液-酸化解堵一体化管柱,可实现射孔、测试、排液、解堵4项功能,实现了四联作工艺... 详细信息

GT1井是集团公司海上潜山构造上的一口“高温、高压”重点风险探井,针对该井储层特点、井身结构、试油测试目的及施工周期安排等,优化设计了射孔-测试-排液-酸化解堵一体化管柱,可实现射孔、测试、排液、解堵4项功能,实现了四联作工艺技术。确保探井测试成功,并取全取准测试资料。解决了海上施工周期短、污液处理难等问题,减少了地层污染,与常规试油工艺相比,缩短试油周期6 d,提高生产效率35%,生产污液回收减少260 m^(3),同时获取了原始地层压力、酸后解堵地层能量及排液后地层能量。提高了海上高温高压深井测试作业效率,降低了井控风险,保护了储层。该井的顺利完成为海上高温高压深井测试、解堵作业积累了宝贵经验,对后续探井勘探开发具有重要的指导意义。

关键词：高温高压一体化管柱酸化解堵地层测试地层能量作业效率井控风险现场应用