气体钻井声波超前测距方法与数值模拟

气体钻井的安全性受储层地质条件影响明显，在钻井过程中，受气体所产生噪声影响，地层反射信号识别难度大。为提高探测准确度，降低气体钻井过程中钻头前方岩性界面的不确定性，设计了近钻头随钻冲击震源短节，基于地震波自激自收原理，提出了一种适用于气体钻井的声波超前测距方法。通过冲击试验分析聚四氟乙烯对振动尾波的衰减效果，通过数值模拟验证气体钻井声波超前测距方法的可行性，分析探测距离对反射波振幅的影响。冲击试验表明，使用聚四氟乙烯后空心圆柱上振动尾波衰减显著。数值模拟结果表明，PML边界条件可有效消除模型边界反射的干扰，利用反射纵波信号到达时间所计算测距的误差为1 m。随着探测距离增大，反射纵波相对强度逐渐增大，反射波振幅显著降低。研究结果验证了近钻头冲击震源探测钻头前方岩性界面的可行性，为气体钻井随钻声波超前探测技术的发展提供了新思路。      

利用钻柱形变实现气体钻井近钻扭矩监测

在气体钻井过程中,需要实时获取近钻扭矩的变化情况,以判断是否出现了卡钻、井壁垮塌等危险工况。目前钻柱扭矩信息的主要获取方式是地面测量和近钻测量,两种方式均有局限性。为此设计了针对钻柱形变所产生扭转角进行测量的方法,并推导出转角与近钻扭矩的关系式,通过室内试验验证了转角法测量近钻扭矩的可行性。     

基于黏弹性介质波动理论的页岩超声波数值模拟

利用超声波透射法来研究页岩的超声波响应特征,是页岩气开发过程中利用测井资料解决地质和工程问题的基础,而目前对于以页岩地层声波测井为目的的声学响应研究成果则鲜有报道且相关研究将页岩当作弹性介质来处理,未考虑页岩的黏弹性特征。为此,基于黏弹性介质波动理论,结合超声波透射实验背景,构建初始条件、振源条件、边界条件和稳定性条件,采用交错网格有限差分法模拟不同层理角度页岩的超声波透射实验。研究结果表明:①数值模拟计算和物理实验所得到的页岩声波特性变化趋势相互吻合;②基于理想和真实岩心的数值模拟计算和物理实验所得到的页岩衰减系数随测试频率、层理角度变化的规律均一致;③在层理尺度和密度恒定的条件下,随着层理角度的增大,波速呈幂函数递减,衰减系数呈线性增加。结论认为:①基于黏弹性介质声波波动理论,结合高阶交错网格差分技术建立的模拟页岩超声波透射实验的数值计算方法计算科学合理,具有较强的适应性;②利用该数值模拟方法可以从微观角度分析页岩层理特征对超声波传播特性的影响规律;③新方法拓展了层理性页岩地层声学研究的思路、避免了人为误差、节约了实验成本,具有重要理论价值和实际意义。     

页岩膨胀应变及固井质量对套管变形的影响研究

威荣地区页岩气井套管变形问题突出,但目前引发该区域套管变形的机理尚不明确。该文基于页岩理化性质,分析了页岩膨胀应变对套管应力的影响,研究了考虑页岩膨胀应变条件下的固井质量与套管变形的关系。研究表明:威荣地区页岩呈硬脆性,力学强度高,水化后强度变化不明显;页岩膨胀应变及固井质量的综合作用对套管应力有明显影响,当水泥环缺失及存在微环隙时,能为膨胀应力提供足够的释放空间,降低套管应力,当膨胀应力不能被充分释放时,需尽量保证井筒组合体结构的完整性。高密度射孔对膨胀应力的释放具有积极效果,在合理的射孔参数条件下开展高密度射孔作业是预防套管变形的有效措施之一。该研究为同类页岩气藏套管变形机理研究提供了参考。     

机器学习在油气钻井工程中的应用

针对目前油气钻井工程智能化的发展趋势,阐述了机器学习技术在油气钻井领域的研究进展与应用情况,探讨并展望了未来机器学习技术在油气钻井领域的发展方向和研究重点。研究结果表明：1)相较于传统分析方法,机器学习技术在模型构建、多目标决策优化、复杂非线性关系分析以及适应拓展能力等方面具有很大优势;2)机器学习算法种类丰富,功能涵盖数据分析、文本分析以及图像分析等多个方面,可以处理多种类型的工程问题;3)目前机器学习技术在钻井工程中的优化设计、井下钻柱状态控制、风险监测评估以及辅助决策等方面都得到了初步应用,具有良好发展前景;4)未来机器学习在油气钻井领域的研究重点为现场数据的规范整合、模型与问题的契合度的提高以及集成模型的构建。该研究成果可以为油气行业升级转型、钻井智能化发展提供技术支撑。     

气体钻井超前探测震源工具设计及力学性能模拟研究

为了实现气体钻井钻头前方风险地层的超前探测,设计了适用于气体钻井环境的井下冲击震源工具,并对其力学性能进行了研究。基于气体钻井的环境,设计了冲击震源工具的关键结构;根据室内冲击试验,优化了震源工具的吸振结构和冲击能量;使用RecurDyn软件,分析了冲击块的运动过程,优化了关键结构的参数;模拟研究了底部吸振圆盘的抗冲击能力和传动杆限位结构的抗拉强度,以及冲击震源工具的力学性能;给出了现场施工方案,分析了其主要优势。研究结果表明：聚四氟乙烯能显著衰减钻铤波及尾波,有利于识别时域内的地层弱反射波信号;冲击能量为50 J时,冲击振动波的传播距离为18.61 m,可满足气体钻井超前探测的目的;聚四氟乙烯受到的最大冲击力为1 796.88 N时,其相对变形不超过0.03%,且传动杆限位结构处承受下部钻具的重量不能超过1 150 kN。通过气体钻井随钻超前探测震源工具结构设计及力学性能模拟研究,为近钻头冲击震源工具的研制与应用提供了依据。     

钻柱腐蚀疲劳寿命评价和影响因素分析

油气钻井过程中钻柱受力复杂,容易发生断裂情况,根据现场情况评价钻柱腐蚀疲劳寿命可以为钻柱安全使用提供依据。从现场实用角度,通过轴向力、循环应力和疲劳极限的计算,对比了基于疲劳系数、寿命百分数和旋转计数的钻柱疲劳评价方法,并考虑了腐蚀的影响。分析结果表明,当在严重狗腿度的井段钻进时,弯曲应力和屈曲增加将加快钻柱疲劳失效;当对应的机械钻速降低、转速增加时,钻柱的剩余使用寿命将进一步降低;当发生较严重的腐蚀时,钻柱剩余使用寿命将迅速降低。在高抗拉井段和狗腿度变化大的井段的钻柱应定期倒换使用,以保障现场钻具安全规范使用。     

嵌入式软件编程开发初探

嵌入式系统是目前计算机软件编程开发的热点,随着计算机信息技术的不断进步,人们对嵌入式系统的要求也越来越严格.传统的嵌入式软件编程的数据、语言、代码都较为复杂,这给嵌入式系统的实际应用带来了很大的麻烦,对此在进行嵌入式软件编程开发时需要进一步简化代码,以期望在实际应用中获得更好的效果.本文从嵌入式系统的基本内容出发,从嵌入式软件编程开发与应用的实际着手,提出优化嵌入式软件编程的建议.     

浅析高层建筑升降施工平台安全发展

本文简述了高层建筑升降施工平台安全方面的新特点,提出了其发展的优势及其作为传统附着式升降脚手架升级换代的安全发展趋势。     

关于独立同分布随机序列的若干极限定理

利用Borel-Cantelli引理与概率论极限理论中的纯分析方法,给出了独立同分布随机序列滑动平均的熵定理和中心极限定理。概率论中关于独立同分布的经典结果—渐近均分性定理以及中心极限定理是本文的推论。