利用邻层反演水平层理页岩地应力方法

水平层理页岩垂直和平行层理方向岩石力学特性的强差异及岩石的破碎性,造成现有地应力计算方法精度不够及地应力室内岩心试验困难。为了有效地指导钻井和压裂设计,开展了页岩地应力评价方法研究。利用单轴压缩试验,获得了不同层理面方向的页岩弹性参数,岩石呈现明显的横观各向同性特征。基于横观各向同性材料的本构关系、并假设在沉积和后期地质构造运动过程中地层和地层之间不发生相对位移,建立了利用邻层砂泥岩地应力反演水平层理页岩地应力的模型,并分析了地应力的敏感性因素及其影响规律。结果表明,页岩地应力受控于邻层砂泥岩的弹性模量、泊松比、地应力值和页岩自身的弹性参数,利用该方法计算的最大和最小水平主应力值比Terzaghi和Newberry模式高,处于黄荣樽模式的上、下限范围内。研究结果为评价水平层理页岩地应力提供了新的方法。      

水合物热力学抑制剂性能评价及变化规律数值模拟研究

针对水合物抑制剂用量大、应用效率低的问题,采用数值模拟方法研究了甲醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、乙醇5种热力学抑制剂在不同含量下对水合物生成抑制效果的变化规律,并对不同种类不同含量下抑制剂的性能进行了评价。结果表明:5种热力学抑制剂均对水合物有抑制作用,且随着总含量的累积,乙二醇单位含量抑制效果逐渐增强,二甘醇和乙醇单位含量抑制效果逐渐减弱,三甘醇单位含量抑制效果先变小后变大,甲醇单位含量抑制效果基本不变;摩尔分数小于10%或大于20%时,三甘醇抑制性能最好,中等含量下乙二醇抑制效果较好,整个范围内,乙醇和二甘醇抑制效果较差;研究结果可为水合物抑制剂的选用提供参考,以便节约成本,达到高效利用抑制剂的目的。     

三菱Q系列PLC自升式钻井平台控制系统

海洋钻井平台是海洋油气勘探、开发的主要设备.但是目前,我国使用和制造的海上石油钻井平台中的控制系统都是采用国外产品且造价昂贵,并且控制系统中控制信号的输出和传感器信号的输入大多为模拟信号,未采用专门的运动控制模块,从而导致平台升降控制精度较低.为了解决这个问题,提出并且设计了一种基于三菱Q系列PLC的自升式石油钻井平台...     

分布光纤式输油管道安全监测预警系统

提出了一种基于光时域反射原理和分布式光纤传感技术实现输油管道泄漏安全实时监测的技术.当输油管道发生泄漏时,使光纤所处的温度场发生变化,利用光纤后向喇曼散射的温度效应测量该处的温度变化而判断管道泄漏;当发生人为破坏(盗油)事件时,所产生的振动、压力等扰动信号使在光纤中传输的后向瑞利散射光产生明显的损耗特征,通过测量其光强的变化来检测管道是否受到扰动或破坏.用ODTR技术实现对光纤测量点的定位.实验结果表明,系统已达到如下主要技术指标:光纤长度5km(可延长),测温范围0～90℃(可扩展).温度测量偏差小于 5℃,对扰动外力和温度的定位偏差小于15m.该检测技术可以有效地提高输油管道泄漏监测和防盗油水平.     

基于拓扑结构的岩石裂缝网络表征方法

裂缝间的联结状态直接影响着裂缝网络的连续性、连通性等性能,而现有的岩石裂缝网络表征模型又无法准确描述裂缝间的联结状态。为此,运用拓扑方法,定义了裂缝网络拓扑结构基本参数,通过统计不同类型节点数的方式,计算了裂缝数、分支数以及裂缝、分支平均连接点数,由此建立了可以定量描述裂缝联结程度的网络拓扑结构模型。在此基础上,将该拓扑结构模型与表征裂缝网络的P_(xy)体系模型相结合,定义了裂缝网络综合评价指数及其表达形式,建立了一种基于拓扑结构的岩石裂缝网络表征方法。最后,应用该方法对松辽盆地南部下白垩统青山口组一段、二段页岩裂缝网络进行了表征,取得了较为全面的表征结果。结论认为:(1)该方法既可以描述裂缝网络的发育程度,又可以描述裂缝网络的连通性能,能够更为充分地表征岩石裂缝网络,对储层评价、储层改造、油气渗流等研究工作具有一定的帮助;(2)由于拓扑结构参数、综合评价指数与岩石裂缝网络性能之间的定量刻画尚不清晰,故下一步还需要开展大量的测试工作。     

控压钻井楔形节流阀节流压降规律研究

指出了流体通过阀门最小过流面积的位置并计算了最小面积,推导得到了阀芯行程与阀门两端节流压降的解析关系式。结合钻井现场数据具体计算,分析得到了楔形节流阀的有效调节区间约为0.49,压降调节范围0.29~14.71MPa,在有效区间内阀门关度与节流压降函数呈现指数关系,既能对井口回压进行精细调节,又能快速改变压降,具有良好的适用性能。对精确计算不同阀门开度下的节流压降以及其他非标准结构的阀门设计和优化都具有十分重要的意义。     

适于土壤中农药检测的荧光光纤系统

提出了一种用于土壤中农药检测的光纤式荧光测量系统.研究了有机物分子发荧光的基本原理,分析了荧光法检测农药的可行性.基于光纤传感技术和荧光技术设计了测量系统,系统以脉冲氙灯为激发光源,以特制的光纤式锥形探头探测荧光,以小型平场光谱仪实现荧光分光,以高速数据采集模块实现荧光信号的采集转换.该系统一次曝光即可获得农药的荧光光谱.利用该系统实现了不同浓度西维因在土壤中的荧光光谱实验,考察了系统的工作曲线和最低检出限.实验结果表明,系统测得的荧光光谱清晰、分辨率高;在0.005～0.1 mg/kg范围内荧光强度和浓度基本呈线性关系;系统的最低检出限(LOD)可达0.005 mg/kg ,相对标准偏差(RSD)≤3%,能够满足土壤中农药检测的需要.     

大庆油田表层套管钻井技术

为了降低钻井成本，实现外围未动用储量经济有效地开采，大庆油田开展了表层套管钻井技术的试验研究，包括套管钻井总体方案及工艺、套管串结构及其附件、井下钻具及固井专用工具的开发研究。实现了非项驱钻机条件下表层套管钻井所需的设备改造，完成了表层和油层套管钻井所需仪器的配套、φ339．7和φ273．1mm两种规格表层套管钻井所需工具和管串的研制。在4口井进行了表层套管钻井试验，其中φ339．7mm表层套管钻井试验井1口；φ273．1mm表层套管钻井试验井3口。在套管钻井过程中．自行研制的设备、仪器、工具及与之配套的工艺技术均证明是成功的，套管钻井的平均机械钻速高于常规钻井。缩短了钻井周期。     

斜井眼内钻柱轴向振动的有限元分析

在斜井眼（弯曲井眼）钻进过程中．钻柱存在各种振动行为，其中跳钻是制约斜井钻进的主要因素之一．跳钻是由于钻柱轴向强烈振动引起的。严重跳钻现象表明斜井眼内钻柱的轴向振动是不能忽略的。以斜井眼的钻柱整体为研究对象．分析了钻柱整体在周期性激振力存在情况下轴向动态行为所遵循的规律。采用有限元法，对钻柱整体进行了分析，获得了钻柱整体的质量和刚度矩阵．进一步获得了动力学矩阵方程，并编制了计算程序．计算出了钻柱轴向振动的固有频率．结果表明受迫振动频率与钻柱固有频率接近时出现跳钻现象。这为深入研究斜井眼内钻柱动态行为提供了理论依据，并为进一步分析大位移井钻柱振动奠定了理论基础．具有现实的指导意义。     

近钻头扭转冲击器破岩机理及应用

PDC钻头是超深井硬地层主要的破岩工具。由于黏滑振动引发的PDC钻头过早失效是造成超深井钻井成本增加的一个重要因素。本文针对PDC钻头的黏滑振动效应,理论分析了黏滑振动机理,建立了PDC钻头黏滑振动系统的力学模型,并用高频低幅扭转冲击器及优化钻头结构的方式来消除钻头的黏滑振动。研究结果表明:PDC钻头长度越长,能量衰减越快,扭转冲击能量传递效率越低;PDC钻头截面积越大,长度越小,高频扭转冲击器冲击系统能量传递效率越高。新疆塔里木盆地XK3井试验表明,扭转冲击工具与常规钻具相比机械钻速提高1倍以上,能够有效消除PDC钻头的黏滑振动效应,减轻钻柱扭转振荡,降低钻井成本。