基于序列图像与针孔成像的井喷流体流速计算

针对常见井喷流体流速测量方法存在危险性较高、准确性较差的问题,为安全、精确测量井喷流体流动速度,提出了一 种基于序列图像与针孔成像的井喷流体流速计算方法并进行了相应的实验。 该方法利用摄像机和自研井喷模拟装置,通过获 取大量模拟井喷的序列图像,从中选取前后两帧图像后,对这两幅图像分别用 SIFT 算法进行特征点提取,再用 FLANN 算法对 提取出来的特征点进行特征匹配,最后使用 RANSAC 算法进行误匹配特征点消除,得到两幅图之间的准确匹配特征点后,提取 这些像素点的坐标位置并计算出匹配特征点之间的位移距离,最后使用基于针孔成像的方法计算出井喷流体的流速,实验结果 表明,能获得较准确的井喷流体流速,从而更准确估计井喷的危害,保障了现场作业人员人身安全。     

全过程欠平衡钻井套管阀承压预测

井下套管阀是实现全过程欠平衡钻井的核心工具和技术。在气侵情况下,套管阀关闭后,套管阀以下井筒钻井液停止循环,气体由于重力分异作用而滑脱上行,使套管阀承受压力。阀底承压大小直接决定套管阀地面开启作业方式。基于气液两相水力学理论,针对套管阀关闭后气体侵入的特殊流动现象,建立了井筒多相流计算模型,利用数值迭代法对模型进行了求解,计算了钻井液密度、套管阀下入深度等参数变化对套管阀承压影响,为井下套管阀地面开关操作提供施工参数。     

气井带压作业关键技术与展望

气井带压作业技术是目前国际上气田开发中一项重要的完井和修井技术,可避免常规压井作业造成的储层伤害,具有保护储层、降本增效等突出的技术优势。针对气井带压作业中环空动密封耐磨件使用寿命短、管柱内密封工具压力等级低、管柱飞出及压弯风险高的突出技术难题,通过开展环空动密封压力控制技术、管柱内密封压力控制技术、防管柱飞出技术及防压弯管柱技术四方面研究,研制了井口压力35MPa下使用寿命超1200m的动密封耐磨件及70MPa管柱内密封工具,建立了管柱受力中和点的计算公式及极限抗弯长度计算模型。研究成果成功突破了环空动密封、管柱内密封等技术瓶颈,形成了气井带压作业关键技术,在中国石油长宁—威远、长庆油田及中国石化涪陵等区块累计应用逾千井次,极大提高了气井带压作业技术能力及作业效率,增产效果明显。研究认为,形成的气井带压作业关键技术为常规气井修井、页岩气井大规模完井提供了有力的技术支撑。     

带压作业管柱极限抗弯长度计算方法及应用

带压作业技术是近年来井下作业技术发展的新亮点,它成功的关键因素包括危害识别与风险评估,作业设备及配套工具等。而管柱弯曲是带压作业主要危害之一,带压作业装置的举升系统行程越大,管柱越容易发生屈曲变形;行程越小则会影响施工效率,增加成本费用。如何科学的计算带压下管柱时的极限抗弯长度,确定举升系统最大行程是实现带压作业安全、高效作业的关键技术之一。通过研究管柱受轴向压力后变形情况,建立了非弹性变形和弹性变形的管柱极限弯曲长度计算模型,给出了计算方法,并进行了模拟计算和实例设计,为高压井带压作业安全、高效施工提供了理论依据和数据支撑。     

控压钻井多相流温度场预测

控压钻井钻遇储层产生气侵时,会使井筒内气液两相流在不同井深、温度条件下呈现出不同的流态,从而影响环空的压力分布。为此,基于井筒传热方程和能量方程,建立起了控压钻井井筒多相流温度场计算模型,并利用循环迭代法和数值分析法求解钻柱内和环空流体温度剖面。用实例分析其随循环时间、钻井液密度及钻井液排量增加而减小的规律;计算结果与PWD实测数据误差小于2.87%,能够满足控压钻井数据计算及现场施工需要。     

自动抢接钻具止回阀装置运动学仿真研究

针对发生井喷事故时人工抢接钻具止回阀存在的抢接时间长、可靠性差、易造成人员伤亡等问题，设计了一种可用于抢接钻具止回阀的自动化装置。利用SolidWorks软件建立自动抢接钻具止回阀装置的运动学模型，对移运单元进行运动学分析，采用五次多项式法对装置执行机构进行了轨迹规划；利用ADAMS仿真软件对装置进行运动学与动力学仿真分析，验证了装置理论模型的正确性，得到了装置末端携带的钻具止回阀与装置执行元件的运动特性曲线，以及执行元件的驱动力与驱动力矩。分析结果表明：自动抢接钻具止回阀装置能够将钻具止回阀准确运送至指定位置，误差不超过1 mm,满足设计的误差要求；经过轨迹规划后装置运行平稳、无冲击，能够较好地完成钻具止回阀的抢接工作；驱动力与驱动力矩的变化曲线可为执行元件的选取和装置优化提供参考依据。