射孔套管应力强度及影响因素仿真分析

压裂过程中,套管温降产生附加热应力,将改变套管受力状态,影响套管安全。应用Solid Works和Workbench软件,建立射孔段套管-水泥环-围岩三维导热有限元模型,井底温度从125℃降至60℃,考虑温度与热应力场耦合,分析射孔套管的热应力分布和强度安全性。研究表明,存在一个水泥环临界厚度,超过临界值,套管热应力增加明显,于套管强度安全不利;针对建立模型,水泥环弹性模量增加15.3%,其应力增加6.3%,套管应力减小2.9%,水泥环泊松比增加50%,其应力增加15.8%,套管应力增加5.9%;据上述算法,可确定任意套管-水泥环-围岩组合水泥环最优弹性模量范围。     

油田固井质量对套管损坏影响的数值仿真

在油田固井质量优化的研究中,由于地质条件和施工工艺等因素对固井水泥环的影响,套管外壁所受载荷的非均匀性增强,处于复杂的应力状态下,容易发生损坏现象.以N80套管为例,根据岩石力学和弹塑性力学理论,运用ABAQUS有限元分析软件建立地层-水泥环-套管机理研究的有限元模型,针对水泥环性能、居中情况、缺失情况等不同固井质量下,进行了仿真分析.研究结果表明,高强度、大刚度、无缺失、居中良好的固井水泥环是保护套管防止损坏的最佳固井质量.上述方法的研究成果为固井质量差导致套管失效提供了理论依据.     

固井工艺对过套管电阻率测井影响的数值模拟

过套管电阻率测井响应信号十分微弱,增强测量信号幅度对提高仪器测量精度、改善视电阻率计算结果的精确性具有重要意义;建立全空间有限厚度纵向、径向阶跃地层模型,针对近地表段为低阻、中阻和高阻三种地层模型,在MATLAB7.0环境下数值模拟分别得出了近地表段有/无水泥环封固条件下,套管上一、二阶电位差的分布;分析上、下供电模式下电位差分布特点,总结了近地表段水泥环对测井响应的影响,给出了不同地层条件下近地表段水泥封固的建议。     

基于近场动力学方法的水力压裂过程数值模拟

利用近场动力学方法便于处理多裂纹萌生、扩展和分叉的优点,将其应用于页岩水力压裂过程的数值模拟.结合页岩水力压裂机理提出在近场动力学中由破坏度跟踪裂纹扩展路径,并通过在新生成裂纹面法线方向施加水压载荷的裂纹追踪方法,成功模拟单射孔横剖面开裂水压实验以及单射孔和多射孔水平井纵剖面的水力压裂过程,得到压裂导致的裂纹缝网结构.数值结果还表明初始射孔裂纹会显著影响后续的水力压裂过程.     

转向压裂技术在油田后期开发中的研究与应用

玉门油区老君庙油田主力油藏具有不压不出油的特性。水力压裂技术是有效开发低渗透油藏的主要技术措施,但经过水力压裂的采油井,在生产过程中由于种种原因可能导致水力裂缝闭合失效。为此,文章阐述了裂缝转向压裂的技术原理,建立了裂缝转向的数学模型,提出了裂缝转向重复压裂的选井选层原则。裂缝转向压裂矿场实施15口井,取得较好的增产效果,裂缝转向压裂对于老油田综合治理、挖潜增产具有非常重要的意义。     

石油水力压裂裂缝延展的可视化仿真

石油水力压裂是在石油开采过程中增加产能的一种重要手段,但由于种种条件限制,裂缝延展过程大多以数据图表的形式来展示,这使人们很难形成对整体压裂过程产生形象直观的认识.为了解决压裂过程的模型过于复杂而难以可视化问题,在水力压裂裂缝的经典二维模型--PKN模型的基础上,采用理论模型与实践结论相结合的方法,进一步将其扩展到三维,运用MATLAB工具编写计算程序,建立起裂缝的三维仿真模型并且在可视化仿真界面显示出来.实践证明这种既简单又实用的建模方法能取得很好的仿真效果.     

煤层顶板深孔“钻-切-压”预裂防冲技术试验研究

针对现有顶板定向水力压裂技术中缝槽预制工序繁琐、成缝质量差的问题,提出钻孔、高压水射流切缝、高压水力压裂(钻-切-压)一体化预裂顶板防冲技术,并在葫芦素煤矿进行了试验研究。试验结果表明:“钻-切-压”一体化技术与装备在不退钻杆的前提下能够进行人工切槽,并采用单孔后退式多次压裂,提高了施工效率;使用的对称双孔型高压射流器能够高效形成4~5 mm宽度的人工缝槽,增大了切缝效果,并降低了压裂时裂缝起裂压力,扩展了压裂半径,单轴抗压强度为50~60 MPa的顶板岩层,单次压裂半径最大可达15 m;“钻-切-压”技术弱化顶板使得巷道围岩应力水平降低,临空巷道附近高能微震事件数量大幅减少,微震频次和能量无急剧变化,保证了工作面顺利回采。     

水力压裂混合液砂密度模糊控制方法研究

水力压裂过程中,混砂车的混砂密度值直接影响水力压裂施工的质量,本文采用模糊控制方法控制混砂液密度,运用Matlab进行了模糊控制和常规PID控制仿真.仿真结果表明:模糊控制方法的控制响应速度快,阻尼小,稳态误差小,控制效果好.     

煤层气水力压裂非线性滑模控制器设计

针对在煤层气开采过程中多个水力压裂水泵电动机的协调同步控制问题,提出了非线性滑模控制的方法,给出了水力压裂开采非线性滑模控制器的设计方法,并结合煤层气水力压裂系统对控制器性能进行了分析。仿真分析和实验结果表明,采用非线性滑模控制器后,在煤层气压裂开采中,煤层气的浓度和单孔流量均有较大程度提高。     

基于偏心电位法井间压裂裂缝动态分析研究

随着油气田开发的不断深入,地层压力的不断下降,大多油田已进入渗透率低、高含水阶段。当前油田为了增产普遍采用压裂手段来构造具有高导流能力的填砂裂缝,改善油气井储层的渗流能力、泄油面积从而提升油井的产油量。现场采用偏心电位法对某井进行压裂测试研究,通过对压裂过程中地表测点电位数据收集与处理,带入模型反演来达到对裂缝参数的预测。该技术可应用于油田的压裂场测试以及裂缝各参数的预测与评判,其对压裂作用效果的评估具有重要的工程应用价值。     

受剪复合材料加筋平板筋条剥离分析

为研究筋条-蒙皮界面强度对复合材料加筋平板剪切承载能力的影响,采用基于接触属性定义的粘聚区模型分析蒙皮-筋条界面损伤的萌生和扩展,采用基于二维Hashin准则的渐进损伤模型计算复合材料层板失效.仿真结果与试验吻合较好,验证基于接触属性定义的粘聚区模型用于整体复合材料加筋板筋条剥离分析的工程实用性.计算结果表明:为充分发挥复合材料加筋板的承载潜力,筋条-蒙皮界面应具有较高的强度.     

基于超声成像技术的套管损伤检测系统设计

工业的发展越来越依赖石油和天然气,合理高效的开采、及时对油气井生产的套管损伤状况检测至关重要.为了解决这个间题,本文提出基于超声成像技术实现套管损伤程度的检测.首先,阐述超声波成像技术基本原理,再对成像检测系统进行总体设计,包括硬件电路设计和软件系统设计.其中,系统软件设计中,利用MATLAB软件仿真实现对被检测超声波回波信号的模拟呈现,能从成像图上观测到套管的各个损伤部位坐标和损伤程度,这样有利于更加直观、清晰分析套管损伤性质,有效地缩短了设计周期,使检测系统结构趋于合理,符合工程实用.     

双套管带压注浆技术在瓦斯压力测定中的应用

针对顶底板承压水大、裂隙发育的煤层,提出了一种采用双套管带压注浆技术联合M-Ⅱ瓦斯压力测定仪的封孔测压工艺。该工艺采用套管避免围岩孔壁坍塌影响;采用高压注浆充填围岩裂隙、隔绝瓦斯泄漏通道;采用M-Ⅱ瓦斯压力测定仪测得准确、可靠的瓦斯压力数据。应用该工艺对某煤层进行的瓦斯压力测定试验结果表明,该工艺彻底填充了钻孔围岩裂隙、含水通道,使得测压钻孔坚固、稳定,排除了承压水对测压结果的干扰,并解除了由于钻孔垮塌对封孔测压方式适用的限制,可以准确测得煤层瓦斯压力。     

基于WinCC和PLC的微型燃气轮机测控系统开发

以南大傲拓NA400系列PLC为硬件,开发了一套可以对微型燃气轮机进行过程监控的测控系统。同时,采用西门子WinCC 6.2组态软件开发了微型燃气轮机的人机界面,人机界面和PLC之间采用OPC协议进行通讯。实践证明,该测控系统可靠性高,使用方便。     

Study on interaction between macrocell and microcell in the early corrosion process of reinforcing steel in concrete

An array electrode technique was developed as a novel electrochemical method for studying the interaction between macrocell and microcell in the early corrosion process of reinforcing steel in cement mortar.The corrosion potential and galvanic current of macrocell corrosion of the reinforcing steel in cement mortar were imaged by the array electrode technique during the corrosion initiation and propagation.It was certified that the corrosion macrocell current is closely related with the difference of corros...     

Stabilization of gas-lift oil wells by a nonlinear model predictive control scheme based on adaptive neural network models

Producing oil from gas-lift wells are often faced with severe producing oscillatory flow regimes. A major source of the oscillations is recognized as casing–heading instability which is caused by dynamic interaction between injection gas and multiphase fluid. This phenomenon poses strict production-related challenges in terms of lower average production and strain on downstream equipment. In this paper, an effective solution is proposed based on integration of an online interpretation dynamic model and a nonlinear model predictive control (NMPC) scheme. The paper uses adaptive growing and pruning radial basis function (GAP-RBF) neural networks (NNs) to recursively capture the essential dynamics of casing–heading instability in a nonlinear model structure. Extended Kalman filter (EKF) and unscented Kalman filter (UKF) are comparatively investigated to adaptively train modified GAP-RBF NNs. NMPC methodology is developed on the basis of the identified nonlinear NN model for real-time stabilization of casing–heading instability in an oil reservoir equipped with a gas-lift production well. A set of test studies has been conducted to explore the superior performance of the proposed adaptive NMPC controller under different scenarios for an oil reservoir simulated in ECLIPSE and linked to a complementary gas-lifted oil well simulated in programming environment.     

A level set method for oil slick segmentation in SAR images

Despite much effort and significant progress in recent years, image segmentation remains a challenging problem in image processing, especially for the low contrast, noisy synthetic aperture radar (SAR) images. This paper explores the segmentation of oil slicks using a partial differential equation (PDE)‐based level set method, which represents the slick surface as an implicit propagation interface. Starting from an initial estimation with priori information, the level set method creates a set of speed functions to detect the position of the propagation interface. Specifically, the image intensity gradient and the curvature flow are utilized together to determine the speed and direction of the propagation. This allows the front interface to propagate naturally with topological changes, significant protrusions and narrow regions, giving rise to stable and smooth boundaries that discriminate oil slicks from the surrounding water. As the speckles are removed concurrently while the front interface propagates, the pre‐filtering of noise is saved. The proposed method has been illustrated by experiments on oil slick segmentation using the ERS‐2 SAR images. Its advantages over the traditional image segmentation approaches have also been demonstrated.     

基于有限元分析的石油套管淬火残余应力

采用有限元分析方法,通过有限元分析软件MSC Marc模拟石油套管淬火过程,分析了淬火后残余应力的分布情况,得到了残余应力随淬火时间和沿套管壁厚方向的变化规律. 进而,研究改变淬火温度和冷却速度的情况下,淬火后残余应力的变化规律,以达到减小淬火过程中所产生的残余应力,提高石油套管的机械性能,寻求最优淬火条件的目的,为今后的企业生产提供一定的理论依据.     

基于石油套管壁厚检测的多聚焦探头研究

为了实现对石油套管的全覆盖壁厚自动化检测,提出由阵列式多聚焦探头围绕石油套管旋转组成自动化壁厚检测系统。根据超声聚焦探头的测厚原理,分析聚焦探头的焦距和晶片尺寸与聚焦声束的关系,选择合适的聚焦探头组成阵列式多探头自动化壁厚检测系统,进一步研究探头与石油套管之间的最佳距离和阵列式多探头与扫描速度之间的关系。实验结果表明：自动化壁厚检测系统可以准确、可靠、快速地实现对石油套管的检测,检测系统满足实际生产的API标准。