高频磁耦合有缆钻杆信道的联合仿真设计

为了延长高频磁耦合有缆钻杆的无中继传输距离,使用电磁结构仿真与线性仿真的联合仿真技术对信道建模并仿真。高频磁耦合有缆钻杆信道是重复的基本单元的级联,基本单元包含磁耦合线圈副与同轴电缆。对磁耦合线圈副,电路理论建模需要通过测量样品等得到元件参数,有些参数不易测量,有些结构及材料参数不易体现在模型中,而电磁结构仿真能够解决这些问题。对于同轴电缆这类大尺寸模型,电磁结构仿真耗时长,使用线性仿真可以保证仿真精度、缩短仿真时间。联合仿真技术弥补了单一仿真的缺陷,经实验验证,仿真结果与实际测量结果一致。通过联合仿真研究了基本单元级联数量、有缆钻杆尺寸、铁氧体磁芯磁导率及隔离隙等对谐振峰载波频点和衰减的影响,完成了高频磁耦合有缆钻杆信道的阻抗匹配和优化设计,使无中继传输距离达到了300 m以上,有效减少了中继器的使用数量,在降低成本的同时提高了信道可靠性,并完成了现场试验。     

高频磁耦合有缆钻杆信道建模与仿真分析

高频磁耦合有缆钻杆能够提高随钻测量数据的传输速率,其使用同轴电缆减少信道的高频损耗,利用磁耦合感应实现钻杆之间的无线信号传输。为了确定信号载波频率、实现不同有缆钻具间的阻抗匹配以及降低信道衰减,使用2种不同模型完成了信道建模与仿真分析。首先使用标准二端口网络元件级联模型仿真,虽然基于测量数据的"黑箱"网络元件无法给出物理解释,也没有用于优化的设计参数,但仿真结果有利于有缆钻杆工艺改进的验证性实验。其次使用集总参数电路和传输线混合模型仿真,其中集总参数电路有可测量的设计参数,在提供物理解释的同时能够优化设计,而传输线仿真了高频条件下长度不能忽略的同轴电缆。混合模型使用分级网络的链接参数完成散射参数的计算,设定了耦合系数、绕组电感及磁滞损耗3个调谐参数,仿真结果与测量结果相吻合。     

基于线性仿真的高频磁耦合有缆钻杆信道建模

为了延长高频磁耦合有缆钻杆系统无中继器时的传输距离,需要选择载波信号频点和匹配不同长度有缆钻具间的阻抗。为此,建立信道模型进行仿真,以匹配不同长度有缆钻具间的阻抗。建立信道模型时,将传输信道划分为标准电路元件的最小重复单元,其包含同轴电缆和磁耦合线圈副;使用同轴电缆传输线元件仿真同轴电缆,使用物理变压器元件仿真磁耦合线圈副,形成由分布参数元件和集总参数元件组成的易于测量的混合模型。首先根据材料的尺寸、物理参数及仪器测量结果,确定每个元件的参数,并用ADS软件创建标准电路元件模型;再运用散射参数线性仿真进行电路仿真。仿真结果与实际样品的测量结果一致,表明通过建立模型进行仿真可以为高频磁耦合有缆钻杆的优化设计提供依据。高频磁耦合有缆钻杆经过信道建模优化设计,无中继器时的传输距离提高至300 m以上。      

酸压技术研究现状及发展趋势

酸压技术已成为石油工程领域增产的常规措施之一,广泛应用于碳酸盐岩、致密砂岩、火山岩等储层中,但相关研究主要集中在具体的区块,缺少对其研究进展系统的梳理和总结。全面调研了国内外酸压技术的最新进展,系统梳理了最新的酸压热点技术、不同类型储层酸压改造的难点及应对措施、酸压机理和酸压效果影响因素等方面研究成果,指出了酸压技术的发展趋势及存在的问题。差异化分段酸压技术、体积酸压技术和控缝高酸压技术是当前酸压热点技术,不同类型储层酸压改造的难点存在一定差异,需根据储层特征制定相对应的酸压技术政策。酸压机理可以通过理论计算法和模拟实验法进行分析,理论计算法是酸压技术研究的基础,模拟实验法可以为酸压机理的研究及工艺参数的确定提供重要指导。酸压技术受到地质和工程因素的双重影响,地质因素是酸压技术政策的依据,工程因素是提高酸压效果的关键。酸压技术目前有4 大发展方向,即酸压层位深层超深层化,酸压对象精准化,酸压范围扩大化和酸压技术可控化。建议加强酸压理论研究,不断改进和提高工艺与设备,建立典型酸压技术实施模板,为酸压技术实施提供指导。     

振动冲击钻井提速技术现状及发展趋势

经过长期的钻井提速理论研究及现场应用,业内相继研发出多种类型的振动冲击提速工具,并取得了一定效果。分别对轴向振动冲击和扭向振动冲击提速技术的类型、工艺原理及技术现状进行了分析,并对轴扭复合冲击提速技术原理及现状进行了阐述。结合目前振动冲击钻井技术现状,阐述了振动冲击钻井技术的发展趋势,即结合非常规油气资源开发技术需求,加大长水平段钻井提速技术研究工作、延长振动冲击钻井提速工具的井下使用寿命等,并结合油田发展技术需求,加大井下智能钻井提速技术的研究力度,以期降低油田开发成本。     

地球物理勘探技术的最新发展及今后的趋向(上)

SEG年会是国际地球物理勘探学术界交流、研讨最新技术动向与发展趋势的论坛。本文根据去年11月在SEG年会上收集到的最新技术信息,在介绍了当前计算机与信息技术发展势态之后,分别从物探装备与采集技术、处理技术、解释技术、储层地球物理技术、新理论新方法及物探科研工作等方面阐述了当今地球物理勘探技术的最新发展及今后的趋向。     

油气井套管技术现状及发展方向

笔者对80年代后期以来有关油气井套管技术方面的文献进行了系统检索，并在分析、研究这些文献的基础上，分别从套管的材质、螺纹联接、套管柱力学分析、套管柱设计以及安全可靠性研究等方面较详细地介绍了国内外在套管技术领域的最新研究成果和应用现状，指出了用于深井、超深井、高酸性气井等新型管材产品的开发、新型特殊螺纹的开发、套管柱设计专家系统、套损机理及综合防治技术以及套管钻井技术等将成为油气井套管技术今后的重点发展方向。     

智能油田关键技术研究现状与发展趋势

油田企业要应对高质量发展需求与外部严峻挑战,智能油田建设成为必然的发展方向。总结分析了中外油田企业在智能化建设中的先进实践,认为智能油田要具备全面感知、集成协同、预警预测、分析优化四项能力。在物联网建设全面推进的基础上,中国油气行业依托逐渐积累起的海量数据资源,结合智能化的技术手段在提高油气田勘探开发、生产运行的质量与效率方面开展了一系列探索与实践,在储层预测、油藏描述、工况诊断等业务场景中取得了良好的应用效果。为全面实现油田企业数字化转型、智能化发展,下步需要在生产现场动态自动监测与智能控制技术、新一代油田工业大数据智能化技术、油藏开发智能优化技术、油田数字孪生与智能运营指挥技术等方面深化攻关研究,形成具有领先水平的智能采集、全面感知、智能控制、预警预测等智能油田基础关键技术系列,支撑油田高质量发展,保障国家能源安全。     

钻杆内螺纹接头纵裂与刺穿失效分析

针对某油田一批进口钻杆连续发生１７根钻杆内螺纹接头纵向开裂和刺穿事故，对断口进行Ｘ射线能谱、电镜和金相分析，并采样进行机械性能试验分析，认为材料不是导致接头断裂的主要原因。对断口裂纹源和内螺纹接头综合分析，认为接头连接后，在内螺纹尾部形成的凹槽区钻井液流动比较困难，使凹槽区螺纹缝隙内的氢离子浓度增加而容易产生缝隙腐蚀，腐蚀反应产生的氢沿内、外螺纹连接后的螺旋空间进入螺纹连接之间的表面，继而进入材料中，诱导材料的氢脆敏感性，最后导致材料的氢脆开裂。钻杆在使用过程中，过扭矩使螺纹连接的切向拉应力大幅度增加也促进了接头的氢脆开裂。     

地球物理勘探技术的最新发展及今后的趋向(下)

SEG年会是国际地球物理勘探学术界交流、研讨最新技术动向与发展趋势的论坛。本文根据去年11月在SEG年会上收集到的最新技术信息,在介绍了当前计算机与信息技术发展态势之后,分别从物探装备与采集技术、处理技术、解释技术、储层地球物理技术、新理论新方法及物探科研工作等方面阐述了当今地球物理勘探技术的最新发展及今后的趋向。     

钻杆接头多轴疲劳寿命

在实际钻井过程中,钻杆接头以螺纹连接处的疲劳破坏为主,导致钻井成本显著增加。现有对钻杆接头的研究主要集中于钻杆接头的静力学特性分析,少有涉及钻杆接头的疲劳破坏的研究。基于虚功原理、Von Mises屈服准则及接触非线性理论,考虑螺纹升角的影响,建立了钻杆接头的三维有限元计算模型,分析了钻杆接头的上扣特性及其在复合载荷作用下的力学特性。基于材料S-N曲线,综合考虑尺寸系数、应力集中系数、表面加工系数及表面强化系数的影响,确定了钻杆接头的弯曲疲劳S-N曲线理论模型,通过对比验证建立了满足工程要求的钻杆接头疲劳有限元计算模型。运用多轴疲劳算法,计算了钻杆接头在复合交变载荷下的疲劳寿命,分析了残余应力和表面质量对疲劳寿命的影响。研究结果表明,在上扣扭矩或复合载荷作用下,钻杆接头最大Mises应力均出现在公扣第1有效啮合螺纹牙根处;弯曲井段API钻杆接头的疲劳寿命较小,建议开发适合超深井、水平井、大位移井及大斜度井的专用钻杆接头;残余应力与表面质量对钻杆接头的疲劳寿命影响较大,在钻杆接头螺纹根部引入可控的残余压应力和改善表面质量可以大幅提高其疲劳寿命。