基于振动实测的非均质地层钻头失效分析与对策

四川盆地作为国内页岩气开发的重点区域,通过近几年的不断攻关和实践,机械钻速得到了提高,但由于受地层复杂、可钻性差、非均质性强等地质因素的影响,导致井下钻柱系统不良振动剧烈,容易出现钻头损坏严重、钻速较低等问题,严重影响了钻井时效。为了解决上述难题,以该盆地涪陵工区上二叠统龙潭组—中二叠统茅口组为例,采用井下振动高频测量工具的实测手段,测量了钻头—钻柱系统的动态振动加速度参数,结合地层的岩性和矿物组分分析,研究钻头失效原因与对策,并开展了现场试验。研究结果表明:①在非均质地层中钻进的钻头—钻柱系统产生了大于40 m/s~2的高幅值瞬时冲击振动,高幅值的瞬时冲击是导致钻头先期失效的主要原因;②提出了抑制高幅值的瞬时冲击振动采用"减振+增压"工具组合和避免井下工具共振的钻井参数;③采用钻井新参数的试验井比邻井的高幅值瞬时振动降低了17%,单只钻头进尺增加24%,钻头工作环境得到了较大的改善,钻头使用数量减少。结论认为,该研究成果能够有效地改善钻头—钻柱系统的振动状态,有利于达成延长钻头使用寿命的目标。     

Modified embedded-atom method interatomic potential for the Mg–Zn–Ca ternary system

Mg–Zn–Ca alloys are representative Mg alloys with high formability at room temperature. Their high formability is thought to be related to slip, twinning, and recrystallization of the alloys, but the detailed mechanisms have not yet been clarified. To enable atomistic simulations for investigating those behaviors, an interatomic potential for the Mg–Zn–Ca ternary system was developed. The development was based on the second nearest-neighbor modified embedded-atom method formalism, combining previously developed Mg–Zn and Mg–Ca potentials with the newly developed Zn–Ca binary potential. The Zn–Ca and Mg–Zn–Ca potentials reproduce structural, elastic, and thermodynamic properties of compounds and solution phases of relevant alloy systems in reasonable agreement with experimental data, first-principles and CALPHAD calculations. The applicability of the developed potentials is demonstrated through calculations of the effects of Zn and Ca solutes on the generalized stacking fault energy for various slip systems, segregation energy on twin boundaries, and volumetric misfit strain.     

随钻扩眼工具及技术研究

基于随钻扩眼技术优势的分析，研究了机械式、液压式和偏心式随钻扩眼工具执行机构和扩眼总成的机构原理，并介绍了国内所开展的相关研究。文章提出应加强现有工具的适应性和匹配性研究，发掘各类工具的优势。优化执行机构、扩眼总成和水力机构、重视底部钻具组合力学特性的分析是今后发展和完善随钻扩眼工具及技术的几个重要内容。实践表明，随钻扩眼技术在处理井下复杂情况、降低钻井综合成本、提高钻井速度、提高建井质量和安全性等方面具有显著的优势，随钻扩眼工具也正逐渐成为一种重要的石油钻井配套工具。     

PDC钻头水力结构优化设计研究

在PDC钻头工作过程中，钻井液对钻头体表面的冲洗、冷却和润滑是保证钻头正常工作的一个非常重要的条件。对PDC钻头而言，水力结构（主要是中心水眼和冠部水道）设计的重要性尤其突出。以前,对钻头水力系统研究只能通过实验的方法进行,研究周期长、成本高、结构调整不方便，而数值模拟的方法在几年前还不成熟，甚至静态的复杂结构流场问题基本无法解决。为此，在提出PDC钻头水力结构优化设计原则的基础上，对PDC钻头的三维流场进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的喷嘴布置位置、直径、数量以及切削齿对流场的影响。计算结果表明，原设计在喷嘴布置位置和喷射角度上存在不足，以此为基础进行了水力结构的优化设计。文中的研究成果成功地应用在新型钻头水力结构的设计中，研究方法为PDC钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。     

Robust nonlinear feedback–feedforward control of a coupled kinetic Monte Carlo–finite difference simulation

Robust nonlinear feedforward–feedback controllers are designed for a multiscale system that dynamically couples kinetic Monte Carlo (KMC) and finite difference (FD) simulation codes. The coupled codes simulate the copper electrodeposition process for manufacturing on-chip copper interconnects in electronic devices. The control objective is to regulate the current density subject to the condition that the steady-state fluctuation of the overpotential remains bounded within ±0.01 V. The controller designs incorporate a low-order stochastic model that captures the input–output behavior of the coupled KMC–FD code. The controllers achieve the objectives and the closed-loop responses implemented on the low-order model and the coupled KMC–FD code match well within stochastic variations. The nonlinear feedforward control reduces the rise time of the controller response while the feedback control ensures robustness in the presence of model uncertainty.     

腐蚀引起钻柱刺漏的机理分析及预防措施

详细分析了腐蚀引起钻柱刺漏的机理，得知：造成钻柱刺漏的主要原因是空气中的O2、地层中的硫化氢和二氧化碳、钻井液残液、钻井液中的盐类对钻柱的腐蚀和钻井液对钻柱的冲蚀。针对引起钻柱刺漏的原因，制定了去除钻井液中的O2、监测钻井液腐蚀性并加入相应的添加剂去除CO2和H2S、定期对钻杆进行检测、对存放的钻杆进行防腐处理、使用厚过渡区改进型钻杆等措施。在苏丹某区块现场实践证明，采取这些措施，由腐蚀引起的钻柱刺漏事故大大减少，在该区块的T-1井和D-1井钻进的3个月中，仅发生一次钻柱刺漏事故。     

三相交流电动机启动过程参数数值模拟

提出一种进行模拟计算电动机启动过程中各参数的新方法。利用电机运行理论,结合物体定轴转动定律,推导出电机运行参数随时间变化的函数关系式。将计算公式离散化后,对电机启动过程运行规律进行求解。实例计算了一种型号潜油三相电动机启动时电动机定子电流、转子电流、激磁电流、扭转力矩、转速参数及效率参数等随时间或转差率的变化规律,其变化曲线与试验结果基本一致,说明提出的计算方法是有效、正确、适用的。     

印制电路板翘曲弓形的模具整平法

当PCB板发生翘曲,用常规方法整平仍达不到出货要求时,推荐采用弓形模具进行整平。     

储层泥浆侵入深度预测方法研究

泥浆侵入半径的确定尚缺乏严格的验证标准.以油水两相渗流理论和离子扩散方程为基础,结合储集层特点,研究了不同储层参数下泥浆滤液对地层的侵入特性.数值模拟侵入时间选取10 d和20 d.数值模拟结果表明,侵入半径在渗透率不变的情况下随孔隙度的增大而减小,在孔隙度不变的情况下随渗透率的增大而增大;当渗透率和孔隙度都发生变化时,泥浆侵入半径一般随孔隙度的增加呈幂函数增加.依据这种关系对测井资料约束处理,得到的泥浆侵入半径较客观地反映了地层的真实情况.     

基于进化算法的常减压装置模拟

提出了基于优选优生进化算法（Select—best and prepotency evolution algorithm，SPEA）的常减压装置模拟方法。以各塔的温度分布为目标，基于生产过程和分析数据，采用SPEA确定各塔板Murphree效率，从而精确描述各塔板平衡偏离程度。在实际应用中，获得具有良好精度的常减压装置模型。系统分析了SPEA算法的关键参数——优选领域大小与计算复杂性及寻优性能之间的关系，结果显示其取值为群体规模的10％最为合适。