在役石油井架安全预警系统研制及实验

为了实时监测钻井井架在钻井作业各个环节的应力,研制了在役石油井架安全预警系统,设计了长期监测应变传感器和数据采集模块,并进行了稳定性试验和线性度测定;编制了控制系统软件,各硬件和软件的稳定性均能满足监测系统设计需要。该预警系统在钻井井架进行了安装对比试验,与传统应变片检测的应力值相差在5%以内,实时监测数据满足工程测试的设计要求。     

加强dc指数应用研究为科学钻井服务

通过开放新的地层压力监测软件，在钻井现场配备计算机设备，从而实现未使用综合录井仪的井场也能进行dc指数法的地层压力实时监测。这一技术的采用为井场随时调整钻井液密度，实现近平衡地层压力钻井，提高机械钻速，防止井漏和井喷事故的发生，有效地保护油气层，加快钻井速度创造了条件，并取得了明显的经济效益和社会效益，该简要介绍了这一方法和取得的初步成效。     

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利用钻井数据采集处理系统能够对整个钻井过程进行实时监测，为建立钻井施工参数的优化模型及新并设计、工程施工提供了真实可靠的依据。章在现有钻井数据采集系统的基础上，提出了一种新型的、便于携带的、适合油气田环境使用的数据采集处理系统，该系统能实时监测大钩负荷、流量、泵压、大钩高度等钻井参数，并实现操作台监视。具有精度高、查询方便、界面友好等特点。并在辽河油田进行了现场应用，效果较好。     

加强dc指数应用研究为科学钻井服务

通过开发新的地层压力监测软件,在钻井现场配备计算机设备,从而实现未使用综合录井仪的井场也能进行dc指数法的地层压力实时监测。这一技术的采用为井场随时调整钻井液密度,实现近平衡地层压力钻井,提高机械钻速,防止井漏和井喷事故的发生,有效地保护油气层,加快钻井速度创造了条件,并取得了明显的经济效益和社会效益,该文简要介绍了这一方法和取得的初步成效。     

钻进参数实时监测与故障诊断技术

利用传感器采集的钻井数据,综合录井仪对钻井钻进过程进行实时监测与简单分析,对异常波动数据进行实时监测,异常数据超出限制范围时,通过报警装置发出报警。实践证明,综合录井仪具有对钻井事故的预测作用,综合录井仪通过详细监测各种钻井数据在一定程度上减少或避免了事故的发生。具有信息模式识别能力和自学习能力的人工神经网络把取自多传感器的信号作为输入信号,经过理论分析、事故记录、模拟实验和学习训练处理后,用较少的时间做出决策,保证实时诊断事故,及时排除故障并给出故障发展趋势及处理决策,实现了对钻井故障的实时诊断,综合录井仪和钻井神经网络故障智能诊断系统的结合保证了钻井工程的安全。监测、诊断、调节控制功能的集成是实现全自动化钻井的发展方向。     

基于神经网络的卡钻预测

针对钻井过程的复杂性、不确定性等特点,提出应用神经网络技术预测卡钻事故,建立事故预测模型.选取对卡钻事故的发生有较大影响的变量作为神经网络的输入项,分析钻井现场实时监测的卡钻数据和正常运行的数据,应用钻井现场数据对神经网络进行训练以此建立卡钻事故预测模型,最终通过钻井现场数据证实该网络具有对卡钻事故做出准确预测的能力以及良好的泛化能力.     

基于钻井模型与人工智能相耦合的实时智能钻井监测技术

钻井过程中钻井复杂监测对于减少事故发生、降低钻井成本意义重大。在实际钻井过程中,钻井复杂的分析和判断主要靠人工完成,难以保证预警效率。为此,将动态钻井物理模型与人工智能、数据挖掘算法相结合,提出基于实时录井数据的实时钻井监测及事故预警技术。该技术以钻井施工过程中的综合录井数据作为输入,利用模型算法来实时准确呈现钻井过程中的井下工况条件,预测即将发生的复杂风险。从实时井眼清洁及水力学监测、实时卡钻预测、实时井涌监测3个方面对实时钻井监测及预警技术进行了详细分析。该技术可以实时准确模拟井下工况条件,识别并降低钻井事故发生概率,帮助钻井工程师提早发现问题,减少钻井事故的发生,并减少对自然环境以及人员安全的影响,为现场施工提供辅助决策,降低非有效生产时间。     

欠平衡钻井技术经济评价

欠平衡钻井最显的特点是可以防止地层污染从而提高油气井产量，同时在钻井工程方面它能有效地防止钻遇低压地层时泥浆漏失和压差卡钻事故的发生，降低油气田的勘探开发成本。为此分析了欠平衡钻井技术的经济优势，评价了欠平衡钻井的关键技术和钻井工艺技术要求。这对国内进一步开展欠平衡钻井技术工作具有一定的借鉴之处。     

基于双向可控供电的随钻环空压力测量系统

随钻环空压力测量系统能够提供实时的井底压力数据,提高井底压力控制精度,防止井下复杂情况的发生,提高钻井时效。鉴于此,介绍了随钻环空压力测量系统的基本原理、系统硬件组成、压力传感器选型及标定结果,阐述了采用双向可控供电方式的信号测量与数据采集电路。现场试验情况表明:随钻环空压力测量系统的测量精度较高,钻进过程中测量数据实时传输可靠稳定。该系统可为控压钻井、欠平衡井、高温高压井和大位移井等钻井作业提供技术支持。     

利用综合录井信息实时监控钻井过程

详细介绍了利用综合录井计算机实时联机系统在钻井过程中地层压力、钻头工况和钻井事故实时监控的方法,并给出了有关的计算模型和步骤。该方法可以及时、准确地预报可能发生的井下复杂情况和钻井事故,对快速、安全钻井具有十分重要意义。建议研制新型扭矩传感器。     

车装钻机井架结构优化设计

以结构有限元分析为基础 ,利用优化技术 ,以耗用结构型钢最少为目标 ,探讨车装钻机井架的合理结构形式。用ZJ2 0钻机井架为例进行计算 ,结果表明 :井架结构布置方式对型钢耗用有较大的影响 ,采用合理的结构形式 ,可比现有井架节约型钢 4 0 %左右 ;井架前倾角的大小影响到井架的承载能力 ,为满足承载要求 ,前倾角小于6°为宜 ;井架所用型钢较合理的选择是 :腿杆是冷弯矩形空心型钢 ,横斜杆用热轧等边角钢。     

在用井架计算机模拟试验

使用年久的井架 ,会在其杆件和联结部位产生各种各样的缺陷 ,直接影响钻井作业的安全。为了正确评定在用井架承载能力 ,提出了一种井架计算机模拟试验中等效处理计算机数值模型的方法。以现场载荷试验的实测数据为基础 ,修正计算机中结构分析采用的井架数值模型 ,得到逼近被测井架真实结构的计算机数值模型 ,然后利用该模型在计算机上进行井架逐级加载试验。实例测试和计算机载荷模拟试验表明 ,这种方法可使井架的试验和分析更加全面、准确、可靠 ,而且适用于各种类型的井架。     

连续油管椭圆度恒磁检测技术及装置研究

针对连续油管储藏、使用和寿命分析对椭圆度检测的要求 ,根据恒磁检测原理和简化等效磁路的计算分析 ,研制了连续油管椭圆度恒磁检测装置。装置由恒磁检测传感器、光电编码器、信号采集处理卡、计算机 (包括信号分析处理软件 )以及显示打印单元等组成。室内静态和动态试验表明 ,装置分析处理软件能够适应一次检测油管 2 0 0 0m ,最大椭圆度检测平均相对误差为 1 2 7%。辽河油田现场试验时检测连续油管 12 0 0m ,表明装置整套软硬件运行正常 ,检测数据稳定 ,有较强的现场适应性和可靠性。     

钻机井架的可靠性分析

对ZJ30/1700DB型钻机井架进行了静力结构分析,得到井架的应力和位移分布,由此分析该井架是否满足可靠性的基本要求。井架结构的可靠指标β能较好地反映出井架的承载能力,计算出井架的最小β值可判断井架的可靠性;井架整体失效概率采用失效函数计算,并分析出保护井架安全工作的措施。     

编码式光纤光栅钻机井架应力监测系统

在阐述编码式光纤光栅分布式大容量检测方法的基础上,介绍了以编码式光纤光栅作探头的钻机井架应力监测系统。系统由2个不同的宽带光源、耦合器、双光栅传感阵列、解调器和数据处理系统组成,采用双波长编码技术,对检测点的位置和应力、应变同时进行编码测量。对某钻机井架的实际应力监测表明,这种监测系统具有准确度高、稳定性好、检测容量大以及能实时在线监测等特点。     

井架承载能力评估软件开发与应用

针对井架承载能力评估工作中数据繁琐易出错的问题,应用VC++软件开发工具,依据井架评估原理,编写了井架承载能力计算软件。该软件系统的程序模块包括参数输入、应力查看、回归曲线及评估结果等,以新、旧2种井架评估规范计算井架承载能力,便于对比分析井架承载能力评估结果。现场应用表明,编写的软件系统计算井架承载能力结果与井架实际承载能力基本相符,软件运行正确,应用方便,简化了井架承载能力评估工作。     

KXS203井口设备偏磨原因分析

KXS203井在钻井过程中井架底座基础非均匀下沉,套管头和防磨套严重偏磨,随后套管柱试压发生了泄漏。为了搞清该井井口设备偏磨原因,防止此类事故再次发生,对该井井口设备和钻杆磨损情况进行了研究,对井架基础下沉造成的井口偏心程度进行了分析计算,并从钻杆接头与井口设备尺寸匹配、井口偏心、防磨套及顶丝性能、钻柱旋转和起下钻、钻柱转速等方面对井口设备偏磨影响因素进行了分析。认为井口设备与井架基础下沉、钻杆接头与井口设备尺寸匹配、井口偏心、防磨套及顶丝性能、钻柱旋转和起下钻、钻柱转速等对井口设备偏磨等有关,但该井井口设备偏磨主要原因与井口偏心和防磨套失效有关。提出了防止井口设备偏磨的建议。     

大庆-130型钻机替代机型的研制

为满足2 000～2 800 m井深范围油气勘探开发的需要,研制了大庆-130型钻机的理想替代机型BE380L钻机。该钻机为机械统一驱动,采用液力传动、链条并车方案。井架为K型机械伸缩,采用低位安装、油缸起升方式;底座为旋升式结构,携井架油缸共升。预留丛式井移运装置和网电驱动接口。该钻机于2010年10—12月完成总装调试与型式试验,性能参数完全满足设计要求。在江汉油田钻了1口1 720 m的定向井,整机总体性能良好。但对试验中暴露出来的问题要进行整改,并对井架、底座进行优化设计。     

修井机、车载钻机二级井架控制系统研究

针对修井机、车载钻机二级井架在立放时是否伸出到位、二级井架承载块是否打开和收井架时承载块是否被钩住等问题,研制了一套用于油田修井机、车载钻机二级井架的控制系统。该系统可以根据监控情况做出相应的控制动作,对操作人员进行语音提示,保证立放井架作业过程安全,同时提高作业效率。该控制系统在现场已使用了0.5 a,运行情况良好,既能安全生产,又能提高作业工效,具有明显的社会效益和经济效益。     

应用Smartio C104H多串口卡实现多路信号采集及处理

本文论述了利用Smartio C104H多串口卡的串口通信技术,实现了多路岩石热解信号的采集分析处理。文中还对Smartio C104H多串口卡在YKR-Ⅰ岩石快速热解仪的应用进行了研究,并介绍了基于visualc++实现的上位机通信设计原理。