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基于神经网络模型的水平井破裂压力预测方法

中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 330-345页

作者：马天寿张东洋陈颖杰杨赟韩雄西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室四川成都610500 中国石油西南油气田分公司致密油气勘探开发项目部四川成都610056 中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院四川广汉618300

破裂压力是井身结构设计的基础依据,也是水力压裂设备选型和方案设计的基础参数,通常采用测井解释获取破裂压力剖面,但其存在参数准确获取难、计算过程繁琐、普适性较差、计算精度低等问题,机器学习提供了一种解决这些问题的新方法。为... 详细信息

破裂压力是井身结构设计的基础依据,也是水力压裂设备选型和方案设计的基础参数,通常采用测井解释获取破裂压力剖面,但其存在参数准确获取难、计算过程繁琐、普适性较差、计算精度低等问题,机器学习提供了一种解决这些问题的新方法。为此,以测井数据作为输入参数,采用4种不同的神经网络模型,建立水平井测井数据与破裂压力间的非线性关系,通过测试集预测结果的对比分析,优选出最佳的神经网络模型,并优化模型网络结构和超参数,实现水平井破裂压力的直接预测。研究结果表明:1)破裂压力与井斜角、横波时差和纵波时差表现为极强相关性,与井深、岩性密度和补偿中子表现为强相关性,与井径和自然伽马表现为弱相关性;2)不同组合的测井参数对模型预测结果具有显著影响,最优输入参数为井斜角、横波时差、纵波时差、井深、岩性密度和补偿中子;3)对比多层感知机、深度神经网络、循环神经网络和长短期记忆神经网络(LSTM)模型,发现LSTM模型的预测效果最佳;4)优化了LSTM模型的网络结构及超参数,优化后破裂压力预测的平均绝对百分比误差为0.106%、决定系数为0.996。LSTM模型能够有效构建水平井测井参数与破裂压力之间的非线性关系,可以实现水平井破裂压力的准确预测,对于准确预测破裂压力、简化破裂压力计算过程、推广机器学习在石油工程领域的应用具有重要的作用。

关键词：破裂压力水平井神经网络长短期记忆神经网络测井数据

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基于TOPSIS方法的油气井射孔参数优化决策模型研究

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天然气技术与经济 2024年第5期18卷 36-42页

作者：叶翠莲刘啸峰王毅中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院四川德阳618000

为了提升油气井的产能和经济效益,对射孔参数进行了深入研究,通过分析射孔过程的物理机理及其影响因素,提出了一套综合考虑套管安全、射孔孔眼参数和射孔通道表皮系数的多属性评价指标体系,全面评估了射孔参数对油气井安全和效益的影响... 详细信息

为了提升油气井的产能和经济效益,对射孔参数进行了深入研究,通过分析射孔过程的物理机理及其影响因素,提出了一套综合考虑套管安全、射孔孔眼参数和射孔通道表皮系数的多属性评价指标体系,全面评估了射孔参数对油气井安全和效益的影响;在此基础上,研究构建了一种基于TOPSIS的多属性决策模型,用于优化射孔参数选择。该模型通过计算各指标的权重和排序,可以有效筛选出最佳射孔参数组合。研究结果表明:①所提出的TOPSIS模型能够有效地优化射孔参数,提高射孔效率;②该模型确保了油气井的安全运行,降低了操作风险;③应用该模型显著提升了油气井的经济效益。这些成果验证了模型的有效性和优越性,与传统的经验法和试井法相比,提供了更为科学的决策支持。结论认为,该研究成果为油气井射孔参数的优化提供了一种新的科学决策方法,有助于指导实际的射孔操作,优化完井工艺,提高生产性能,为油气井经济效益的提升提供了理论支持和实践指导。

关键词：射孔相位角射孔密度射孔长度套管剩余强度表皮效应

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G函数分析在威荣页岩气田压裂中的应用

天然气技术与经济 2024年第4期18卷 59-66页

作者：尹琅刘琦宋燕高中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院四川德阳618000

为了提高四川盆地南部威荣气田下志留统龙马溪组页岩储层压裂形成的人工裂缝复杂程度和压后产能,通过对前期15口水平井人工裂缝复杂程度定量评价、G函数的压裂影响因素研究以及提升裂缝复杂程度措施研究,确定了下一步合理的压裂参数和... 详细信息

为了提高四川盆地南部威荣气田下志留统龙马溪组页岩储层压裂形成的人工裂缝复杂程度和压后产能,通过对前期15口水平井人工裂缝复杂程度定量评价、G函数的压裂影响因素研究以及提升裂缝复杂程度措施研究,确定了下一步合理的压裂参数和暂堵工艺。研究结果表明:①威荣气田压裂形成的人工裂缝多为二类复杂缝,G函数波动系数与天然气无阻流量具有较强的正相关性,复杂裂缝比例越大、复杂程度越高,压后效果越好;②提高压裂规模和排量,开展暂堵有助于提高人工裂缝的复杂程度;③合理的用液强度为28 m^(3)/m左右,合理的加砂强度为2.4~2.6 m^(3)/m,施工排量应提升至16 m^(3)/min以上;④暂堵工艺应以缝口为主、以缝内为辅;⑤基于研究结果形成的主体压裂工艺现场应用18口水平井,裂缝复杂性得到较大程度提高,压后天然气无阻流量提升超20%,取得较好的增产效果。结论认为,G函数分析在页岩气压裂裂缝复杂程度的评价和工艺参数优化方面具有较好的适应性,对类似气田的开发具有一定的借鉴意义。

关键词：页岩气压裂 G函数人工裂缝复杂程度

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离子色谱仪在优选液体示踪剂及监测返排情况中的应用

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第10期 0021-0026页

作者：杨东梅兰林王佳中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院四川德阳618000

川西致密气藏水平井分段改造中,可采用示踪剂分析各段压裂液返排情况进行压裂设计优化。市面上常规液体示踪剂一般采用色谱-质谱联用仪做测试分析,设备投入高达几百万,且检测周期长。本文利用离子色谱仪检测灵敏度高、分离效率高、分析... 详细信息

川西致密气藏水平井分段改造中,可采用示踪剂分析各段压裂液返排情况进行压裂设计优化。市面上常规液体示踪剂一般采用色谱-质谱联用仪做测试分析,设备投入高达几百万,且检测周期长。本文利用离子色谱仪检测灵敏度高、分离效率高、分析速度快等优点[1],通过检测压裂返排液中的阳离子、无机阴离子及有机酸根离子浓度,开展背景检测、示踪剂间的干扰试验、静态吸附试验,分析地层水、降阻水与示踪剂的配伍性[2],研选出示踪效果显著、抗干扰抗吸附、配伍性良好的6种示踪剂产品。现场应用6口井,准确分析出示踪剂应用井段的返排和邻井压窜情况,为压裂设计优化提供了技术支撑。

关键词：分段改造示踪剂返排情况离子色谱仪研选

永川北区页岩气超高强度加砂压裂工艺技术探索

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石油化工应用 2024年第4期43卷 32-37页

作者：王兴文刘琦王峻峰穆轲帆中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院四川德阳618000

永川北区页岩气田位于重庆市,开发层系为志留系五峰组-龙马溪组,埋深4100 m左右,目前处于开发评价阶段。储层具有高应力、高破裂压力、高闭合压力、天然裂缝发育程度低等特征,面临难以形成复杂人工裂缝网络、加砂难度大、高导流能力难... 详细信息

永川北区页岩气田位于重庆市,开发层系为志留系五峰组-龙马溪组,埋深4100 m左右,目前处于开发评价阶段。储层具有高应力、高破裂压力、高闭合压力、天然裂缝发育程度低等特征,面临难以形成复杂人工裂缝网络、加砂难度大、高导流能力难保持等问题。本文通过支撑剂输送机理研究,明确了支撑剂粒径、液体黏度和施工排量是影响加砂难度的重要因素,提出了相应的强加砂工艺措施。应用于水平井YY2-2井,单段加砂强度最高7.70 t/m,平均5.82 t/m,综合砂比提升至10.2%。压后评估表明,超高强度加砂压裂工艺技术大幅提高了改造体积和人工裂缝复杂程度,初期试采效果远超前期实施井。为永川北区产能建设提供了支撑,同时为类似深层页岩气的有效开发提供了技术借鉴。

关键词：页岩气加砂强度加砂难度超高强度水平井

不同类型钻井液浸泡对泥岩微观结构及纳米压痕硬度的影响差异性

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中外能源 2024年第9期29卷 48-55页

作者：栗涵洁刘其明智慧文张生军杨丽中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院四川德阳618000

钻井液对井壁稳定性具有重要影响,研究不同类型钻井液浸泡对岩石理化性能、微观结构等的影响差异性,对安全钻井具有重要指导意义。分别选择2种水基型和1种油基型钻井液,对中江气田沙溪庙组长水平井钻井过程中的泥岩掉块开展浸泡实验,利... 详细信息

钻井液对井壁稳定性具有重要影响,研究不同类型钻井液浸泡对岩石理化性能、微观结构等的影响差异性,对安全钻井具有重要指导意义。分别选择2种水基型和1种油基型钻井液,对中江气田沙溪庙组长水平井钻井过程中的泥岩掉块开展浸泡实验,利用XRD、SEM、纳米压痕硬度测试等方法,对比分析两种类型钻井液浸泡对泥岩理化性能、微观结构以及纳米压痕硬度的影响差异性。结果表明,水基型钻井液浸泡后泥岩黏土矿物含量下降率高于油基型钻井液,泥质结构更加疏松,黏土矿物多呈絮粒状,矿物微粒间孔隙、粒边缝,黏土絮粒间微孔缝发育更加明显;两种钻井液浸泡后泥岩纳米压痕硬度均呈明显下降趋势,但在相同浸泡时间内油基型钻井液引起的纳米压痕硬度下降率高于水基型钻井液。在利用纳米压痕硬度变化判断钻井液对岩石的影响时,需结合岩石微观结构综合判断。

关键词：钻井液浸泡泥岩理化性能微观结构纳米压痕硬度黏土矿物

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某离心空气压缩机的数值分析与优化

热能动力工程 2024年第7期39卷 54-61页

作者：王娟丽钱禹龙王姗赵先波东方汽轮机有限公司四川德阳618000

为对比大流量系数离心叶轮设计中曲线元素三元叶轮与直线元素三元叶轮的气动性能,以某储能用离心空气压缩机的首级为研究对象,使用NREC Axcent软件进行造型,结合CFD软件对离心叶轮进行优化,并对比分析了优化后直线元素三元叶轮和曲线元... 详细信息

为对比大流量系数离心叶轮设计中曲线元素三元叶轮与直线元素三元叶轮的气动性能,以某储能用离心空气压缩机的首级为研究对象,使用NREC Axcent软件进行造型,结合CFD软件对离心叶轮进行优化,并对比分析了优化后直线元素三元叶轮和曲线元素三元叶轮的气动性能。所研究对象的叶轮为三元闭式离心叶轮,扩压器翼型为有使用叶扩压器。结果表明:曲面元素叶轮二次流不明显,流动损失小,低速流团分布区域小于直线元素;对有叶扩压器与叶轮出口气流进行匹配,扩压器入口攻角在-5~5°范围较佳。

关键词：离心压缩机全可控涡自动优化效率

山区大跨度窄梁悬索桥静风稳定及抖振性能研究

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世界桥梁 2024年第2期52卷 81-87页

作者：郑宇欣余传锦刘多特四川省交通勘察设计研究院有限公司四川成都610017 西南交通大学桥梁工程系四川成都610031 成都大学建筑与土木工程学院四川成都610106

某山区钢-混组合窄梁悬索桥采用水平导流板对其颤振、驰振性能进行了优化,为了解该桥各类风致静、动力效应,以确保施工安全性和行车安全性,进一步研究优化后加劲梁在平均风作用下的静风稳定性和在脉动风作用下的抖振性能。基于全桥有限... 详细信息

某山区钢-混组合窄梁悬索桥采用水平导流板对其颤振、驰振性能进行了优化,为了解该桥各类风致静、动力效应,以确保施工安全性和行车安全性,进一步研究优化后加劲梁在平均风作用下的静风稳定性和在脉动风作用下的抖振性能。基于全桥有限元模型结构自振特性分析结果及节段模型风洞试验测得的加劲梁断面静风三分力系数和颤振导数,采用三维非线性数值模拟方法对优化前、后加劲梁的静风临界发散风速进行求解,并与基于小变形假定的二维线性理论分析方法计算结果进行对比;采用抖振响应频域分析方法,结合规范中的桥址区风场特性,计算脉动风作用下的加劲梁抖振位移及内力。结果表明:该桥设置水平导流板前、后,加劲梁静风稳定性均满足规范要求且性能良好;设置水平导流板后,加劲梁扭转方向抖振位移有一定程度增大,同时,加劲梁竖向剪力最大值出现位置发生改变,跨中断面扭矩显著增大,该气动措施对抖振性能的提升较为有限。

关键词：悬索桥静风稳定性抖振频域分析方法三维非线性理论数值模拟风洞试验

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天然裂缝多特征组合对页岩储层渗流的影响

采矿与岩层控制工程学报 2024年第1期6卷 127-136页

作者：刘建锋何鑫薛福军代晶晶杨建雄黄浩勇侯正猛四川大学水利水电学院四川成都610065 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司页岩气研究院四川成都610051 四川大学中德能源研究中心四川成都610065

页岩气开发需要通过水力压裂技术形成缝网系统,为了研究天然裂缝特征对页岩储层渗流的影响,基于页岩储层中的质量守恒定律、朗格缪尔吸附方程及达西定律等,推导出了用于描述储层压裂区域内气体渗流行为的数学模型;基于该数学模型对引入... 详细信息

页岩气开发需要通过水力压裂技术形成缝网系统,为了研究天然裂缝特征对页岩储层渗流的影响,基于页岩储层中的质量守恒定律、朗格缪尔吸附方程及达西定律等,推导出了用于描述储层压裂区域内气体渗流行为的数学模型;基于该数学模型对引入的嵌入离散裂缝模型进行数值模拟,将模拟结果与已有文献结果,以及与现场实际生产数据进行对比,验证了模型的正确性;并在不同的天然裂缝渗透率、密集度、倾斜角组合情况下进行了页岩储层渗流数值模拟,研究了不同天然裂缝特征组合对页岩储层渗流的影响。研究结果表明:该数学模型能较好地模拟出储层情况,改变天然裂缝渗透率、密集度、倾斜角等参数均对页岩储层渗流行为有明显影响,增加天然裂缝渗透率会加大倾斜角、密集度对储层渗流的影响,对产气量的影响约10%;增加密集度会加大渗透率对储层渗流的影响,减小倾斜角对储层渗流的影响,对产气量的影响约6.3%;增大倾斜角会同时减小密集度、渗透率对储层渗流的影响,此现象可能是由于天然裂缝与水力裂缝交叉位置数量降低所致。该成果一方面可加深对不同天然裂缝特征组合与储层渗流潜在联系的科学认识;另一方面,所描述的天然裂缝特征的影响规律可对设计水力压裂施工方案、提高储层产量提供参考。

关键词：页岩气藏水力裂缝流固耦合天然裂缝数值模拟

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