黏滑检测和摩擦因数测定技术研究进展

黏滑振动和井眼摩阻是复杂结构井和长水平段水平井钻井面临的主要难题。为降低施工风险,提高钻井效率,使用自动化和实时模型进行分析,但需要高质量的地面传感器测量数据。为此,对地面扭矩和张力测量工具的精确测量值诊断井下条件进行研究。霍恩河盆地4口水平井的研究结果表明:位于顶驱之下的扭矩和张力测量工具能够提供关于钻柱的有价值信息,特别是扭矩信号可用于估计井下黏滑严重程度,减小了对井下动力学工具的需求,而且张力信号可用于井眼摩擦因数的精确测量,并可与扭矩/摩阻分析获得的理论值进行对比。利用合适的软件可实时进行对比分析,这有助于作业人员对黏滑和摩阻快速做出反应。     

分数阶PID控制对钻柱黏滑振动的抑制

钻柱黏滑振动是导致钻井设备加速磨损、钻井安全性下降以及钻井效率降低的重要原因之一。针对钻柱的扭转运动,建立了钻柱、钻杆、BHA及钻头4自由度钻柱系统扭转模型。该模型考虑了扭转自由度、钻柱阻尼以及岩石与钻头相互作用的高度非线性摩擦;通过对钻柱模型进行仿真试验,分析了钻井参数对黏滑振动的影响;为了抑制钻柱黏滑振动,设计了一种分数阶PID控制器。研究结果表明:分数阶PID控制器能够快速稳定系统,缩短调节时间,有效抑制钻柱黏滑振动,它对黏滑振动的抑制效果明显优于传统PID控制器。研究结果对抑制钻柱黏滑振动研究具有参考意义,对降低钻井工具损害、提高钻井效率以及增强作业安全性有重要的指导意义。     

钻柱摩阻扭矩智能实时分析与卡钻趋势预测

钻柱摩阻扭矩的实时分析对提高钻井效率、规避钻井卡钻风险具有重要作用,目前摩阻扭矩分析以钻前预测为主,但钻井过程中摩阻扭矩的实时分析尚不成熟。针对当前井底钻压扭矩预测不准、钻柱摩阻系数的确定存在盲目性等问题,提出一种钻柱摩阻扭矩智能实时分析方法。该方法利用神经网络模型实时计算井底钻压扭矩,结合摩阻扭矩刚杆模型采用二分法实时反演摩阻系数,准确分析钻柱受力。考虑到钻柱摩阻系数在一定程度上表征钻柱卡钻趋势,进一步利用该方法对钻井卡钻趋势进行预测。将该方法应用于现场数据,发现某井钻柱摩阻系数在6 000~6 100 m区间整体呈现逐渐增大的趋势,且在6 100 m处附近,钻柱摩阻系数从0.35附近陡增至0.75,变化极为剧烈,说明即将发生卡钻。经过对该井的钻井日志查证,该井在6 100 m处附近蹩停顶驱钻具卡死。说明利用该方法对卡钻趋势进行预测具有良好的效果,便于现场实时调整钻井参数,有效规避卡钻风险,提高钻井效率。     

抑制钻柱黏滑振动和钻头反弹的建模与控制

为了抑制钻柱黏滑振动和钻头反弹现象,分析了黏滑振动和钻头反弹的运动机理,根据牛顿第二定律及电力拖动系统运动学理论,建立了钻柱旋转系统、起升系统的动力学模型及其负载模型,设计了基于线性二次型（LQR）控制策略的钻柱旋转系统和起升系统的状态反馈控制器。仿真结果表明,LQR控制器可使钻头转速稳定在给定转盘转速附近,控制系统的响应时间小于25 s,减少了钻压、扭矩和轴向位移波动,有效抑制了钻柱黏滑振动和钻头反弹现象。     

钻头与岩石互作用下钻柱黏滑振动规律研究

黏滑振动会引起钻柱上产生高频波动的剪切应力，导致钻柱过早疲劳。为此，在考虑钻头与岩石互作用的情况下，耦合了钻头与岩石互作用模型与钻柱系统4自由度扭转振动模型，建立了考虑钻头与岩石互作用的钻柱系统扭转振动模型，并以现场实测数据对模型精度进行了验证；分析了井深、岩石类型对钻柱系统扭转振动特性的影响规律；据此提出了一些抑制深井/超深井黏滑振动的方法。研究结果表明：井越深越容易发生黏滑振动，且黏滑振动越强；岩石的可钻性越高，钻头在此类岩石中钻进时钻柱系统黏滑振动越弱；使用扭力冲击器等井下动力钻具可以有效地抑制黏滑振动，特别是在硬地层中钻进时，配合攻击性强的钻头可以有效抑制黏滑振动，提高机械钻速。     

一种实时诊断钻具黏滑现象的新方法

钻具黏滑现象严重时会损坏井下设备,造成井下事故,影响井下安全,如何及时有效发现并消除黏滑现象对钻井施工意义重大。目前国内多通过监测地面转盘驱动电流、转盘扭矩来观测井底钻具黏滑现象,为了更及时、准确地预测钻具黏滑现象,采用井下MWD磁传感器数据来分析钻具黏滑现象。通过井下计算机对传感器信号实时高速采集,计算出井底钻具的瞬时转速,用以诊断钻具黏滑现象并对黏滑严重程度分类形成黏滑程度特征码,并将这些特征码通过MWD实时传送到地面以便及时采取措施,有效减少了由于黏滑现象而引起的井下事故。     

随钻恒扭器在TH121125井的试验

塔河油田12区深部硬地层在钻井过程中,常因PDC钻头黏滑振动造成机械钻速较慢.为解决该问题,在TH121125井1 204.00~4 845.00 m井段试验应用了随钻恒扭器.结果表明:试验井段的扭矩波动小,比较平稳;与邻井相同井段相比,机械钻速提高了20.56%~59.65%,钻井周期缩短了21.08%~41.39%;试验井段的最大井斜角仅1.07°,最大井径扩大率仅6.42%,与邻井相比井身质量得到明显提高.试验结果表明,应用随钻恒扭器可以有效消除PDC钻头的黏滑振动,保护钻头及钻柱,有利于防斜打快,提高钻井速度.      

基于地表数据的井下振动识别与控制

钻柱振动识别与控制对于减少钻井过程中事故复杂、防止钻头提前失效具有重要意义。全球每年与钻柱振动相关的失效和破坏的经济损失高达3 亿美元。若能实时监测钻头破岩状态,有效识别并控制钻柱有害振动,则能大大降低这种损失。调研了国内外对钻井振动问题的研究和应用情况,讨论了钻具振动的产生机理及其地表数据响应关系。在基于比能优化技术基础上,建立了一套根据地表数据实时识别并控制井下振动的方法。现场应用表明,振动识别与控制技术能够准确判断井下振动,通过不断优化钻井参数可以消除井下瓶颈因素,挖掘提速潜力,有望为钻井提速和降低成本探寻一条新途径。     

深水平井钻柱摩阻扭矩模型适应性研究

深水平井钻进实践中,由于井眼弯曲,钻柱摩阻扭矩较难准确预测,可能导致钻头无法加压、钻具起不上来或发生断钻具事故。基于此建立钻柱摩阻扭矩模型,编程预测所钻井段摩阻扭矩,并利用回归方法在保证钻具强度的情况下建立井深和摩阻的数学关系。钻柱摩阻扭矩是深水平井钻井可行性、钻具组合、钻机设备选择的依据,提出的摩阻扭矩预测模型对于深水平井钻井可行性分析、钻具组合设计、钻机设备选型有重要的工程意义。     

基于相似理论的水平受压钻柱试验装置研制

为了对水平井受压钻柱的动力学特性进行研究,基于相似理论推导杆柱的运动学微分方程,得出试验模型与现场原型之间参数的对应关系,研制了水平受压钻柱试验装置。该装置能够模拟水平井钻柱的钻压、转速、扭矩、激振频率、钻井液流动、钻柱与井筒之间的摩擦等工况,能够实现对水平井钻柱运动状态的实时监控,并据此得出钻柱的振动机理。通过轴承-转子系统动力学理论得到杆柱的运动学微分方程,并由相似理论推导出了水平受压钻柱运动状态试验研究所遵循的相似准则。研究内容能够为水平井技术的参数优化和水平井钻井装备的研制提供理论指导。     

天然气站场管道寿命影响因素浅析

基于某天然气站场管道压缩机进气端管线更换后的管道状况,分析了该天然气站场管道的外加载荷类型和产生失效行为的各种因素,指出了影响管道寿命的关键因素.     

互联网上的腐蚀与防护信息

国际互联网上有许多与腐蚀防护有关的网站,文章主要介绍了部分著名站点的登录地址和网站内容,并详细介绍了ＮＡＣＥ（美国国家腐蚀工程师协会）网上电子邮件服务。     

海洋平台加挂井槽研究

目前通过在海洋平台上加挂井槽增加调整井的技术在海洋油田生产中得到了广泛的应用。文章结合旅大10-1WHPA平台工程应用实例,对内挂井槽和外挂井槽的优缺点进行了比较分析,确定了外挂井槽的最终方案,分两期实施。提供的结论可供今后类似项目参考和借鉴。     

加油站升进升出计量交接管理办法的探讨

针对成品油销售系统正在推行的“升”交接办法，分析了油品从油库到用户所经历的过程和体积、温度的相应变化，认为统一标准温度是关键，建议以零售油品的温度为标准温度，将交接过程中的不同体积均转换为这一标准温度下的体积，标准温度可以以地（市、州）为单位，以季度甚至日平均温度为依据来确定。     

浅谈对基建承包商的HSE管理

在基建工程中对承包商的HSE管理是企业HSE管理必不可少的重要环节,对承包商的HSE管理过程就应包括:招标前对承包商的资格预审;招投标的HSE管理要求;合同中对承包商的约束;开工前对承包商的HSE管理培训;开工后对承包商的监督检查和竣工后对承包商的验收评价。     

联合装置安全运行管理探讨

介绍了石家庄炼化公司一联合装置,通过在员工中贯彻安全辨识管理理念的实践,提高了全体员工的安全和责任意识,使员工在进行任何作业前,养成了先进行安全辨识的良好习惯,不仅使联合装置实现了安全、平稳、长周期运行,而且积累了宝贵的经验。     

T形管节点处双裂纹干涉分析研究

为探求T形管节点处撑杆和弦杆上双裂纹之间相互干渉影响的规律与机理,利用节点位移法、单元应力法及ABAQUS数值模拟的方法计算撑杆周向上单个穿透裂纹的应力强度因子,将撑杆壁厚和裂纹长度作为影响因子进行分析计算;对撑杆和弦杆上的2条异面周向穿透裂纹的应力强度因子进行了有限元计算;讨论了不同撑杆壁厚、裂纹长度、载荷大小以及2裂纹间距等情况下弦杆裂纹的存在对撑杆裂纹的影响。研究结果表明:单个穿透裂纹的分析中应力强度因子与撑杆壁厚度和裂纹长度成正比关系;异面双裂纹的干涉分析表明弦杆裂纹对撑杆裂纹的扩展起到了抑制作用;由于撑杆裂纹的干涉效应,使弦杆裂纹应力强度因子随撑杆壁厚增加而缓慢增大。研究结果对于保障海洋平台、采油树及其配套设备的安全有重要意义。     

整体式甲烷燃烧催化剂的活性研究

研究了以Co、Cr、Mn、Fe和Ni的单一或混合氧化物为活性组分的整体式催化剂在甲烷燃烧反应中的活性。整体式催化剂直径为 10mm ,长 15mm ,测试温度范围为 30 0 - 70 0℃。结果显示 ,单一氧化物中Co、Cr和Mn的活性较好 ,Fe和Ni的活性较差 ;混合氧化物催化剂均表现出较高的活性 ,但以含Co、Cr、Mn的 3组分混合氧化物催化剂为更佳。同时考察了空速、烷氧比、稀释气、温度等因素对甲烷燃烧反应的影响。在烷氧比为 1:4,稀释气含量约为 6 0 % ,反应温度 6 5 0℃ ,大空速下甲烷转化率较高。     

相似理论的斜拉索管桥力学特性研究

利用相似理论搭建了斜拉索管桥的模型实验系统,进行了斜拉索管桥的静力学分析实验,同时采用数值模拟的方法对该管桥进行了非线性有限元分析,用模型实验来验证数值模拟结果的可靠性。通过对比斜拉索管桥在空载、集中载荷以及拉索断裂等工况下的实验数据与模拟数据,分析得出模拟数据的最大偏差在11％以内,模拟结果与实验结果吻合性良好,采用的数值模拟方法可以用来解决斜拉索式管桥工程实际问题。     

影响GPS水准高程的因素及高程拟合方法的探讨

在简单介绍高程系统的基础上，对影响GPS高程精度的几何水准联测误差、卫星分布不对称、星历误差、多路径误差等因素逐一进行了分析，并提出了相应的改进措施。同时，还对高程拟合使用的稳健估计方法进行了探讨。