虚拟强度指数法钻井新方法的研究与应用

针对影响钻井速度的各种不同钻井参数,提出了利用虚拟强度指数法对钻井参数进行优化的新方法。通过建立虚拟强度指数优化的数学模型,利用现场录井对实际钻井参数时时采集的数据,经过专用软件计算得出虚拟强度指数法曲线,钻井操作人员根据该曲线变化情况及时对钻井参数进行优化和调整,确保钻头一直处于最佳破岩状态。虚拟强度指数法消除了人为的影响因素,使参数优化结果更为准确。经过现场多口井的试验应用,虚拟强度指数法能有效分析判断井下钻头的工作状况,根据钻井速度的变化来调整钻井参数,提高了钻头破岩效率,实现了提高钻井速度的目的。     

铁路运输原油中H2S挥发特征模拟试验装置设计

通过建立相平衡模型、换热模型,进行模拟计算并与现场测试相结合,分析长途运输商品原油H2S的析出规律以及各种影响因素,对影响挥发的参数进行单因素敏感性分析,运用正交试验方法对参数进行优化,确定主要因素和次要因素;综合分析温度、运输里程、海拔等参数对原油中H2S挥发程度的影响。该装置综合考虑了塔河原油的铁路外运过程,实现了铁路运输原油中H2S挥发特征模拟试验的功能要求。     

潜油电动机测功试验系统的研制

潜油电动机在出厂前必须进行一些性能和参数试验,而目前潜油生产现场没有现成的测功系统可以选择,为此开发了一套基于虚拟仪器的潜油电动机测功系统。该测功系统利用NationalInstrument公司的软件平台Labview设计的虚拟二次仪表和硬件平台相互结合设计而实现各种信号的实时采集、分析处理、查询等功能,具有速度快、实时性好、测试简单、数据存储量大和功能全等优点。该系统在现场应用中已取得良好的效果。     

基于虚拟可靠性试验的多体机械系统分析方法

针对不确定因素影响下机械系统的疲劳失效问题,以往复式压缩机传动机构为研究对象,提出一种虚拟的可靠性试验方法。考虑到约束载荷、尺寸误差和材料强度等因素的随机性,利用CAD/CAE的参数化技术,基于虚拟可靠性理论实现虚拟样机的随机抽样;然后,采用非线性有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA进行动态数值仿真分析,获得虚拟试验数据;最后,根据KS法分析数据分布类型,考核各关键零部件的可靠性,从而得到整个系统的可靠度,并且找出了系统的薄弱环节。该分析方法可为后续的故障预报和最优维护提供指导。     

基于BP神经网络原理的人造岩心配比设计模型

利用人造岩心模拟已知物性参数的地层条件来替代天然岩心,已成为天然岩心存量较少条件下石油开发室内研究的一种趋势。通过综合全面地考虑人造岩心物性参数的影响因素,制定人造岩心配比设计正交方案,制备人造岩心,测试物性参数,分析预考虑影响因素与物性参数的关系;采用灰色关联法,明确岩心孔隙度、渗透率、粒度中值的主要控制参数,进一步分析和判断预考虑影响因素的合理性;基于影响因素分析结果、实验数据、BP神经网络原理,建立人造岩心配比设计数学模型。结果表明,预考虑影响因素的全面性和影响因素数据化、定量化是建立模型的基础。影响人造岩心物性参数的影响因素主要有砂型配比、胶结物加量、压制压力和加压时间等。其中,胶结剂加量和压制压力对孔隙度影响程度大;粒径为0.224数0.45 mm石英砂加量对渗透率影响最大;0.154数0.28 mm石英砂加量对粒度中值影响最大;0.074数0.18 mm石英砂加量对孔隙度、渗透率和粒度中值的影响最弱。由配比设计模型计算岩心制备加量,根据计算结果制备的人造岩心物性参数测试值与期望值的总体相对误差小于10%。该方法可用于指导定制物性参数模拟误差小的人造岩心。图9表2参15     

顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统总体设计

设计了顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统的系统结构和数据库 ,研究了管理系统与模型库和数据库的关系 ;通过数据库访问接口的开发及CAD与分析系统的接口集成 ,建立了顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统的基本框架。探讨了典型石油设备的数字化设计的开发程序。该虚拟样机原型系统的初步实践表明 :(1)对三维建模更易于实现、组织和构建 ;(2 )可进行参数化设计 ,有利于顶驱钻井装置的更新或变形设计 ;(3)利于数字化产品后续的运动学、动力学、有限元等工程分析 ;(4 )有利于在虚拟环境中的外观分析 ,以及新产品的快速开发与实现 ;(5 )软件具有模块性、可重用性、灵活性和可维护性。     

基于支撑剂破碎率预测裂缝导流能力的新方法

支撑剂裂缝导流能力是储层水力压裂设计的重要参数。对于同一种支撑剂而言,闭合压力越大其形变和破碎现象就越明显,也影响裂缝导流能力。基于不同闭合压力条件下的破碎率与导流能力实验结果,建立了依据破碎率预测裂缝导流能力的方法;考虑5种影响因素,设计了破碎率与导流能力的正交试验,得到了其主控因素;针对实验结果,利用Matlab软件进行多元回归分析,得到不同粒径支撑剂导流能力预测方程。结果表明：闭合压力对支撑剂的破碎率、导流能力的影响最大,其次为支撑剂粒径、铺砂浓度、温度、闭合时间;新的支撑剂裂缝导流能力预测方法结果与实际测试结果平均误差仅为3.06%,预测结果较好;利用该方法进行导流能力预测可进一步降低实验成本。研究结果可为现场压裂设计支撑剂优选、导流能力预测以及降本增效提供技术参考。     

超高压射孔枪结构设计及数值分析

介绍了利用Pro/E三维设计软件建立超高压射孔枪数值模型,进行有限元分析和优化设计的方法。考虑射孔枪的密封和承压等常规因素,在超高压射孔枪的结构设计中综合3个关键因素:影响射孔枪整体强度的盲孔深度和形状;射孔参数和射孔枪之间的内在联系,如孔密、相位等的影响;射孔枪承受拉力载荷以及井内温度等因素对射孔枪抗压强度的影响。利用Pro/E的CAD和CAE功能完成超高压射孔枪的结构设计、数值分析以及多参数联合控制优化设计。经过试验验证,综合考虑以上因素设计的超高压射孔枪满足设计要求。     

取心钻头测试装置的设计与研究

为评价取心用空心金刚石钻头的工作性能,研究设计了取心钻头测试装置。该测试装置利用步进电动机驱动钻头前进,采用伺服电动机驱动钻头旋转。在模拟取心试验过程中,系统能够改变并检测钻头的钻压、前进速度、旋转速度及所需扭矩等关键性能参数,能够模拟钻头在实际取心过程中的3种工作状况。利用该试验系统能够检测出钻头的工作性能,筛选出比较好的钻头。该试验装置整体性能可靠,获得的测试数据准确有效,对优化设计取心钻头参数具有十分重要的意义。     

海上稠油油田蒸汽吞吐产量确定新方法

针对目前蒸汽吞吐产量预测模型假设条件简单、普适性差等问题,一般采用测试法和类比法综合确定海上稠油油田蒸汽吞吐初期产量。由于目前海上油田通常只开展常规测试,无法直接获得热采开发初期产量。笔者提出海上稠油油田蒸汽吞吐初期产量确定新方法,建立蒸汽吞吐相对于常规开发的初期产量倍数预测模型,通过蒸汽吞吐产量倍数,将常规测试确定的产量转化为蒸汽吞吐产量。研究表明,蒸汽吞吐初期产量倍数主要受储集层渗透率、原油黏度、注入强度、蒸汽干度等因素影响,利用正交试验设计和多元回归等方法,建立海上稠油油田蒸汽吞吐初期产量倍数与油藏地质参数及注入参数之间的非线性预测模型,该模型经实际生产数据验证,预测误差小于5%,可靠性高,能够为海上稠油油田蒸汽吞吐初期产量的确定提供依据。     

基于LABVIEW的油井动液面在线监测系统设计

传统的动液面测量方法由人工操作,工作人员需驱车至井场,采用手动测量液面装置开展测试工作,然后将实测数据导入电脑,人工解析液面深度。测试成本较高,测试效率低下,存在一定安全风险,遇到极端恶劣天气时无法赶赴现场测试,实时性较差。为了解决国内油田动液面测量系统存在问题,采用LABVIEW虚拟仪器技术,设计动液面连续在线监测控制系统,主要包括硬件设计与软件设计两个方面,实现了动液面在线连续监测功能,测量间隔时间可任意设置,测试精度高,完全满足现场测试需求。解决了低产井自动间开控制、油井测压等技术难题。     

虚拟光谱识别法快速测定LTAG原料与产物烃组成

为减轻近红外光谱化学计量学模型维护工作负担,基于468个LTAG(劣质LCO(轻循环油)转化为催化裂化汽油或轻质芳烃技术)原料与产物样本建立了测定其烃族组成的近红外光谱数据库。从数据库中选出一组与预测样品相似的临近光谱,采用蒙特卡洛虚拟光谱方法对数据库局部进行密化处理,采用移动窗口相似系数法对预测样品进行识别,根据与之吻合的虚拟光谱预测LTAG原料与产物样本链烷烃、环烷烃、烷基苯、茚满或四氢萘、单环芳烃、双环芳烃、三环芳烃,其预测标准偏差分别为1.5%、1.4%、0.9%、0.8%、1.3%、0.8%和0.5%。该方法准确性高于PLS模型法,无需建模,成本低,且数据库维护工作量相对较少。     

基于C/S网络模式的管道完整性管理系统

为便于有效实施管道完整性管理,开发了基于C/S网络模式的管道完整性管理系统。系统中构建了管道完整性数据库,管理和维护与管道完整性相关的设计、检测、运行和环境等大量管道数据,采用数据接口技术与外部数据库实现信息共享。以数据库为基础,该系统包括风险评价、腐蚀缺陷和外部腐蚀防护系统评价等基本模块。利用风险评价模块,可以进行管道分段、风险评分、风险决策、风险分析,用腐蚀缺陷评价模块进行内检测缺陷数据统计、剩余强度评价、安全系数曲线绘制和单一缺陷评估,腐蚀防护系统评价模块可根据检测数据计算涂层破损点密度、电流衰减率、绝缘电阻率等分级评价外防腐层和阴极保护系统的有效性。应用本系统对某输油管道进行了完整性评价,评价结果基于实际数据,全面反映了管道的安全状况、风险因素和事故隐患,满足管道全面完整性管理的基本要求。     

基于虚拟现实的炼油企业过程模拟仿真系统——虚拟炼油厂及其应用

With the combination between system simulation and virtual reality,we have established an integrated virtual refinery simulation platform,and analyzed the overall design and principal architecture.This paper introduces a simulation algorithm about a refinery based on virtual reality,and explains how the algorithm can be applied to the virtual refinery integrated simulation platform in detail.The virtual refinery simulation platform,which consists of a three-dimensional scene system,an integrated database system and a dynamic-static simulation system,has many applications,such as dynamic-static simulation of key process unit used as process control and oil tank blending simulation for scheduling.With the visualization and human-computer interaction for acquiring production and process data,this platform can provide effective supports on staff training related with monitoring,control and operation in refinery.Virtual refinery can also be web published through the internet and it is helpful for the distance training and education.     

基于历史生产数据的多层合采井产量劈分新方法

目前现场一般采用PLT测试分析合采井各层的采出情况,但测试成本高,持续获取较困难。利用相渗曲线回归公式结合Buckley-Leveret方程、水相分流量方程建立了两相渗流产量计算公式,并分见水前后两种情况进行合采井产量劈分计算;为减小误差,借鉴数值模拟处理思路,通过修正渗流参数拟合PLT测试数据以提高劈分结果准确性,形成了一种基于历史生产数据的产量劈分新方法。W1油田W1-8井应用结果表明,新方法产量劈分结果与现场测试资料劈分结果基本一致,并且与数值模拟法劈分结果接近(误差小于5%)。新方法适用于压力资料丰富、有产出剖面测试资料的边水驱油藏,可代替数值模拟用于快速获取合采井劈分产量以指导现场油井动态跟踪等分析工作,为边水驱油藏合采井产量劈分提供了一种新的技术手段。     

随钻地层压力测量装置数字样机建立与模拟

随钻地层压力测量(FPWD)技术可为高效安全钻井提供有力保障。由于钻井过程中存在高温、高压和大载荷等极端情况,因此其关键技术是设计性能可靠的随钻地层压力测量装置,保证测试过程的稳定性与测试数据可靠性。利用SolidWorks软件构建FPWD装置的数字样机,在虚拟环境中进行优化设计、运动模拟、力学性能测试,检测潜在设计缺陷,为FPWD装置设计的可行性、力学稳定性提供预先检验及互动调整的良好平台,避免了FPWD装置实际加工与测试中出现的问题。     

基于虚拟仪器技术的振动测试系统

文章简单介绍了振动测试的必要性和虚拟仪器的概念，阐述了基于虚拟仪器技术的振动测试系统设计，以实现对振动测试信号的分析识别，并通过具体的实例来说明系统的有效性。此系统可广泛应用于试验教学和工程实际中。     

无线传输有线接入钻井数据库管理系统

详细介绍了在前线基站和井队子站之间采用中低速的小型无线电台传输信息与在总公司和前线基站之间采用现有的有线宽带网接入数据信息，以及相应的钻井数据库管理系统的设计和实现过程，同时对钻井数据库系统的结构、功能及特点等进行了简单的阐述。采用现场实钻的录入数据对传输系统及其数据库的功能、性能、强度、可靠性、兼容性等12项测试结果表明，无线传输有线接入钻井数据库管理系统能够迅速、准确、全面、及时地统计分析、传送和存取钻井生产过程中的一系列生产信息，从而提高钻井生产的管理水平，增强钻井生产过程中的应变能力，提高钻井效率，节约钻井费用，达到提高效益的目的。     

无线传输有线接入钻井数据库管理系统

详细介绍了在前线基站和井队子站之间采用中低速的小型无线电台传输信息与在总公司和前线基站之间采用现有的有线宽带网接入数据信息,以及相应的钻井数据库管理系统的设计和实现过程,同时对数据库系统的结构、功能及特点等进行了简单阐述.测试结果表明,无线传输有线接入钻井数据库管理系统快捷、方便、安全、可靠,从而提高了钻井生产的管理水平,增强了生产过程中的应变能力,提高了钻井效率,节约了钻井成本,达到了提高经济效益的目的.