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油气井工程多源多模态数据融合技术与展望

天然气工业 2024年第9期44卷 152-166页

作者：张菲菲王茜王学迎余义兵娄文强彭冯佳油气钻采工程湖北省重点实验室•长江大学油气钻完井技术国家工程研究中心•长江大学石油工程学院

随着油气田数字化、智能化建设的不断推进,数据量迅速增长,传统的数据融合方法已无法满足油气井工程领域对多来源、多模态数据的利用需求。为此,从油气井工程业务的角度出发,详细阐述了多来源、多模态及多领域数据的特征,并对不同类型... 详细信息

随着油气田数字化、智能化建设的不断推进,数据量迅速增长,传统的数据融合方法已无法满足油气井工程领域对多来源、多模态数据的利用需求。为此,从油气井工程业务的角度出发,详细阐述了多来源、多模态及多领域数据的特征,并对不同类型的数据融合应用场景和优缺点进行了系统分析,重点讨论了数据融合的关键技术和当前面临的挑战,最后结合空间尺度、时间尺度、边界信息和模糊信息的融合需求,提出了面临的技术挑战和解决思路。研究结果表明:(1)油气井工程领域数据具有多来源、多模态和多领域的特征,这使得数据分析和应用极为复杂和丰富;(2)从整体融合的角度出发,结合最终目标,逐步划分数据融合过程,可提高融合过程的可执行性;(3)在油气井工程行业应用数据时,应始终注重实际应用需求,通过强化数据集成、构建融合模型、开发高性能融合架构和自适应融合方法,进而推动数据融合技术的发展,以应对日益复杂的数据环境和业务需求挑战。结论认为,数据融合作为一个跨学科、跨领域的交叉学科研究问题,亟需在深度和广度上进行创新,以提升油气井工程领域数据的有效利用率,对于提升油气井工程数字化和智能化具有重要的指导作用和意义。

关键词：数据特征数据融合数据集成融合策略油气井工程油气田数字化

基于连通性分析局域化的集合卡尔曼滤波的油藏自动历史拟合方法

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科学技术与工程 2024年第19期24卷 8062-8068页

作者：曹静陈玉辛显康长江大学信息与数学学院荆州434023 长江大学石油工程学院武汉430100 油气钻采工程湖北省重点实验室(长江大学) 武汉430100 长江大学石油工程学院油气钻完井技术国家工程研究中心武汉430100

集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)是自动历史拟合中应用最为广泛的方法之一,但该算法在应用过程中会产生伪相关、滤波发散等问题。建立了一种新的基于连通性分析的单井敏感性局域化集合卡尔曼滤波自动历史拟合方法,解决了... 详细信息

集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)是自动历史拟合中应用最为广泛的方法之一,但该算法在应用过程中会产生伪相关、滤波发散等问题。建立了一种新的基于连通性分析的单井敏感性局域化集合卡尔曼滤波自动历史拟合方法,解决了传统距离截断方法处理伪相关时与实际油藏不匹配问题。该方法将油藏网格视为连通的有向图,利用连通性分析和Floyd算法计算任意两个网格点间的最短路径,从而确定单井敏感性区域和井点到各网格的相关系数矩阵,再结合集合卡尔曼滤波方法有效削弱了伪相关问题。将改进的算法编程实现并运用实例进行验证,结果表明,基于连通性分析局域化的EnKF方法在生产动态拟合和模型参数场反演等方面均优于标准EnKF方法。

关键词：集合卡尔曼滤波连通性局域化 Floyd算法

基于多重分形谱识别页岩气优质储层测井综合评价方法研究——以涪陵页岩气藏为例

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地球物理学进展 2024年

作者：廉萃豪李菊花油气钻采工程湖北省重点实验室(长江大学) 长江大学石油工程学院:油气钻完井技术国家工程研究中心

常规测井解释方法基于解释模板得到页岩属性参数定性识别页岩储层，但由于评价参数繁多，模型计算复杂，难以提高页岩储层识别精度。为了更好地定量表征页岩优质储层，本文以涪陵页岩气藏焦页6-2井和焦页10-4井为例，建立基于多重分形... 详细信息

常规测井解释方法基于解释模板得到页岩属性参数定性识别页岩储层，但由于评价参数繁多，模型计算复杂，难以提高页岩储层识别精度。为了更好地定量表征页岩优质储层，本文以涪陵页岩气藏焦页6-2井和焦页10-4井为例，建立基于多重分形谱识别页岩气优质储层测井综合评价的方法。首先利用多重分形和R/S分析的方法对常规测井曲线进行定性分析与评价，接着采用灰色关联分析将反映无因次产量的生产测井与常规测井曲线分形特征相结合得到修正权重分形谱宽△α’和分形维数D’，引入综合分形评价指标λ和γ，形成分形表征的页岩气层三类产能评价标准。计算结果表明：I类气层谱宽△α’分形综合评价指标0.6更多还原AbstractFilter('ChDivSummary', 'ChDivSummaryMore', 'ChDivSummaryReset');

关键词：测井曲线多重分形谱 R/S分析分形维数页岩气

喷淋作用下的深水测试放喷热辐射规律及关键参数

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天然气工业 2024年第2期44卷 111-121页

作者：孙巧雷刘语维张崇夏乐冯定邓龙任冠龙董钊长江大学机械工程学院湖北省油气钻完井工具工程技术研究中心中海石油(中国)有限公司湛江分公司

在深水天然气测试过程中,多相混合物会通过地面流程分离、泄压、加热后通过燃烧臂放喷燃烧,现场一般采用喷淋的方式来降低热辐射的影响。为了降低深水放喷测试作业时平台及燃烧臂的热辐射风险隐患,首先采用Thornton模型研究了火焰表面... 详细信息

在深水天然气测试过程中,多相混合物会通过地面流程分离、泄压、加热后通过燃烧臂放喷燃烧,现场一般采用喷淋的方式来降低热辐射的影响。为了降低深水放喷测试作业时平台及燃烧臂的热辐射风险隐患,首先采用Thornton模型研究了火焰表面辐射能量、视角系数以及水幕透射率等参数,构建了喷淋作用下放喷火焰的热辐射通量计算模型,并结合现场燃烧放喷下的仿真模型,应用有限元软件分析了放喷喷淋影响下的火焰温度和辐射量变化规律。研究结果表明:(1)喷淋形成的水幕使靠近平台区域的温度和辐射量明显降低,放喷管道附近的辐射量由2 050 W/m^(2)减小到了1 840 W/m^(2);(2)在单个水幕的作用下,水幕吸收了一定的热辐射量,水幕温度从11.85℃上升到约26.85℃;(3)由于平台附近的空气中CO_(2)和H_(2)O含量较低,空气的热辐射吸收系数较小,温度主要受到热对流的影响,空气温度基本保持在26.85~36.15℃之间;(4)不同放喷管径和产量变化下平台附近区域的温度和辐射量变化趋势基本一致,管径减小使得辐射峰值增大。结论认为,该研究成果进一步明确了深水测试放喷不同工况下的热辐射分布,为深水地面放喷热辐射设计分析及安全控制提供了技术支撑。

关键词：深水测试放喷燃烧嘴喷淋作用辐射温度辐射量辐射分布燃烧

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基于数字岩芯的致密砂岩储层孔隙结构精细表征与评价

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地质论评 2024年第4期70卷 1377-1390页

作者：邓雨薇印森林李秉科聂昕油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 武汉430100 长江大学地球物理与石油资源学院武汉430100 长江大学录井技术与工程研究院湖北荆州434023

致密砂岩储层微观孔隙结构十分复杂,定量化表征难度较大。针对此问题,选取陕西榆林市府谷县天生桥二叠系下石盒子组八段的辫状河露头的8个典型样品,利用图像滤波、阈值分割、最大球等效算法等对选取的数字岩芯代表性体积元进行处理。建... 详细信息

致密砂岩储层微观孔隙结构十分复杂,定量化表征难度较大。针对此问题,选取陕西榆林市府谷县天生桥二叠系下石盒子组八段的辫状河露头的8个典型样品,利用图像滤波、阈值分割、最大球等效算法等对选取的数字岩芯代表性体积元进行处理。建立了岩样的三维孔隙结构模型以及球棍模型,计算了微观结构参数,定量表征了致密砂岩储层孔喉大小分布及其连通性特征,并结合评价地质方法开展了微观孔隙结构定量评价。研究表明:(1)基于孔隙直径将孔隙分为P1~P44类,分别对应微、小、中和大孔。对差异较大的1号和8号两个典型样品进行详细分析,结果表明1号样品以小孔和中孔为主,8号以中孔为主。(2)基于喉道半径分为R1~R44类,大体对应弯片状、片状型喉道、缩紧型喉道和孔隙缩小型,1号样品以弯片状和片状为主,8号以孔隙缩小型为主。(3)开展了微观孔隙结构定量评价。基于分形维数、形状因子、欧拉数、连通率、视孔隙度和孔喉结构类型等参数,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4级对8个样品进行了分级评价,取得了较好的评价效果。因此,数字岩芯技术从其强大的三维成像能力、数据处理能力等验证了能精确定量表征致密砂岩储层三维孔隙结构,可为致密砂岩油气资源评价与产能提供地质依据。

关键词：数字岩芯技术致密砂岩孔隙结构定量表征露头陕西府谷县

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粗糙裂缝内支撑剂运移与展布规律数值模拟

石油钻探技术 2024年第4期52卷 104-109页

作者：刘善勇尹彪楼一珊张艳油气钻采工程湖北省重点实验室(长江大学) 湖北武汉430100 油气钻完井技术国家工程研究中心(长江大学) 湖北武汉430100 长江大学录井技术与工程研究院湖北荆州434023 长江大学石油工程学院湖北武汉430100

粗糙狭窄裂缝壁面造成水力压裂有效裂缝体积减小,极大地影响缝内支撑剂运移与铺置和压裂改造效果。为此,采用Matlab建立自相关高斯分布曲面,并结合分形理论识别分析裂缝粗糙面,采用计算流体动力学—颗粒元(CFD-DEM)双向耦合方法,建立了... 详细信息

粗糙狭窄裂缝壁面造成水力压裂有效裂缝体积减小,极大地影响缝内支撑剂运移与铺置和压裂改造效果。为此,采用Matlab建立自相关高斯分布曲面,并结合分形理论识别分析裂缝粗糙面,采用计算流体动力学—颗粒元(CFD-DEM)双向耦合方法,建立了不同粗糙度的裂缝三维模型,分析了不同支撑剂粒径组合在不同粗糙度缝道内的沉积和运移过程及规律。研究表明:随着缝面由平滑向粗糙变化,支撑剂堵塞明显;在重力作用下小粒径支撑剂(粒径与缝宽比为0.3)具有出更好的运移能力,但难以保证近井端支撑效果;大粒径支撑剂(粒径与缝宽比为0.8)覆盖面积增加158.1%,堵塞于缝口附近,影响后续支撑剂向远处运移,推荐粒径缝宽比为0.4;对于组合粒径加砂方式,推荐采用“先小后大”的注入顺序,以保证支撑剂运移距离和效率。研究结果有助于更好地理解裂缝粗糙度对支撑剂在裂缝中运移的影响,对压裂设计及施工参数优化具有指导意义。

关键词：水力压裂计算流体动力学颗粒元粗糙裂缝粗糙度支撑剂运移

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基于FFT的波动方程VOFFLC控制

工程数学学报 2024年第1期41卷 186-198页

作者：汪洋江厚顺汪杰许冬进尹彪长江大学石油工程学院武汉430100 扬州工业职业技术学院化学工程学院扬州225127

针对复杂波动方程的无穷维特性,基于Simulink平台利用FFT(Fast Fouri-er Transform)方法将其从时域PDE(Partial Differential Equations)模型转化为频域ODE(Ordinary Differential Equation)模型,并在频域上搭建类似于集中参数的控制系统。通过FFT和成熟FDM(Finite Difference Method)模拟实验结果的对比,证明采用FFT原理模拟PDE波动方程的思路正确;在频域ODE模型上施加自适应VOFFLC闭环控制,并设计了两种控制反馈规则。其中,采用乘法法则的VOFFLC控制时,波动呈现和原有形态一致、而周期缩短和振幅减小的现象;采用减法法则的VOFFLC控制时,可以实现类似边界控制的结果,然而在空间维度上可以实现向量级控制,即实现对该维度上任意函数形状、插值函数或者散点的向量级别控制,而这是边界控制做不到的。因而,基于FFT的波动方程VOFFLC控制有进一步的研究意义和广阔的实用价值。

关键词：波动方程 FFT FDM FOPID VOFFLC系统

基于4-PSE并联机构的地质沉积模拟平台运动学分析

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科学技术与工程 2024年第16期24卷 6710-6717页

作者：王林虎华剑谭欢尹艳树邓国强长江大学机械结构强度与振动研究所荆州434023 中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院西安710018 长江大学地球科学学院武汉430100

地质沉积模拟平台是定量研究地质沉积理论的重要装置。为满足沉积模拟大型化、精细化和定量化的研究需求,基于4-PSE并联机构设计一种可进行全方位调姿运动的地质沉积模拟平台,对其运动学特性进行研究。结合模拟平台的工作原理,对4-PSE... 详细信息

地质沉积模拟平台是定量研究地质沉积理论的重要装置。为满足沉积模拟大型化、精细化和定量化的研究需求,基于4-PSE并联机构设计一种可进行全方位调姿运动的地质沉积模拟平台,对其运动学特性进行研究。结合模拟平台的工作原理,对4-PSE并联机构的自由度进行计算,推导模拟平台的运动学方程。在ADAMS软件中建立模拟平台的虚拟样机模型,利用运动学仿真结果对其运动学参数进行理论验证。分析模拟平台的工作空间约束条件,求得其工作空间,绘制相关结构参数对工作空间的影响曲线。研究成果为后续地质沉积模拟平台的多块平台组合系统实验提供了理论基础。

关键词：地质沉积模拟平台 4-PSE并联机构运动学工作空间

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新型双层笼套式节流阀流场数值模拟分析

科学技术与工程 2024年第10期24卷 4091-4099页

作者：张海鹏张引弟黄孝红长江大学石油工程学院武汉430100 油气钻采工程湖北省重点实验室(长江大学) 武汉430100

笼套式节流阀是高压气井开采常用的关键装置之一。高压气体通过节流阀进行调压和调产,在低温高压的环境下,由于焦耳-汤姆逊效应的影响,流体流经节流孔处时温度较低,极易产生天然气水合物,影响天然气生产的正常运行。因此,节流阀的性能... 详细信息

笼套式节流阀是高压气井开采常用的关键装置之一。高压气体通过节流阀进行调压和调产,在低温高压的环境下,由于焦耳-汤姆逊效应的影响,流体流经节流孔处时温度较低,极易产生天然气水合物,影响天然气生产的正常运行。因此,节流阀的性能将直接影响生产的质量、成本和安全。传统的笼套式节流阀降压效果较差、节流效率较低、使用寿命较短。基于此,以新型双层笼套式节流阀为基本模型,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法对节流阀中天然气节流特性进行研究,并与传统笼套式节流阀的节流性能进行对比,在本文设置工况下,相比于传统笼套式节流阀,新型笼套式节流阀在节流孔局部的最低压力降低9.5%,最低温度提高7.8%,最大速度降低12.0%,更不易形成低温高压的水合物生成环境,且流体对结构的冲蚀作用更小,其总体性能优于传统式结构;同时研究得出了流体流动参数和节流孔结构参数的改变对新型笼套式节流阀节流性能的影响规律,对实际生产应用具有一定的指导作用。

关键词：笼套式节流阀节流效应天然气水合物数值模拟流场分析