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井下振动减摩技术研究进展 被引量:35
1
作者 付加胜 李根生 +3 位作者 史怀忠 田守嶒 王德余 张奕飞 《石油机械》 北大核心 2012年第10期6-10,45,共6页
在大位移井、水平井中,无论是常规管柱还是连续管作业时,由于管柱与井壁接触面大、管柱不旋转等因素,管柱与井壁之间摩阻都很大。井下振动减摩技术利用流体能量通过一定方式使管柱产生振动,从而减小管柱与井壁之间的摩擦力,增加钻头的... 在大位移井、水平井中,无论是常规管柱还是连续管作业时,由于管柱与井壁接触面大、管柱不旋转等因素,管柱与井壁之间摩阻都很大。井下振动减摩技术利用流体能量通过一定方式使管柱产生振动,从而减小管柱与井壁之间的摩擦力,增加钻头的有效钻压,提高机械钻速,延伸管柱入井位移,可有效降低油田开发成本。介绍了连续管减摩器、声波流动脉冲方法和装置、轴向振荡发生器、降摩阻短节、井下振动减摩器以及水力振动减摩加压器等国内外各种井下振动减摩技术和装置,包括原理、结构设计、特性研究以及现场应用等方面。随着我国复杂结构井的钻井和后续作业陆续出现管柱与井壁摩阻大的问题,对减摩技术的需求也越来越多,井下振动减摩技术发展前景广阔。 展开更多
关键词 振动减摩 水平井 大位移井 摩擦力 减摩工具 井下减摩技术
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液动冲击钻井技术发展与应用现状 被引量:44
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作者 付加胜 李根生 +1 位作者 田守嶒 史怀忠 《石油机械》 北大核心 2014年第6期1-6,共6页
冲击钻井比传统钻井或者金刚石钻井的机械钻速高,特别是在硬质地层能大幅提高机械钻速。在介绍冲击钻井技术特点的基础上,分析了国内外冲击钻井技术的研究进展和应用情况,对国产液动射流式冲击器、射吸式冲击器和阀式冲击器的结构特点... 冲击钻井比传统钻井或者金刚石钻井的机械钻速高,特别是在硬质地层能大幅提高机械钻速。在介绍冲击钻井技术特点的基础上,分析了国内外冲击钻井技术的研究进展和应用情况,对国产液动射流式冲击器、射吸式冲击器和阀式冲击器的结构特点和性能参数进行了对比分析。指出阀式液动冲击器在井下的工作寿命和稳定性有待提高,射流式冲击器的工作压降有待降低。最后提出冲击器的2个研制方向:一是高频率、小单次冲击功;二是低频率、大单次冲击功。 展开更多
关键词 冲击器 冲击钻井 机械钻速 研究进展 应用现状
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脉冲式井下增压钻井装置关键参数设计与分析 被引量:4
3
作者 付加胜 李根生 +2 位作者 牛继磊 史怀忠 田守嶒 《石油机械》 北大核心 2013年第3期1-6,共6页
为了提高深井超深井的机械钻速,降低钻井成本,综合利用脉冲射流和超高压射流钻井的优点,设计了脉冲式井下增压钻井装置。介绍了其结构和工作原理,根据不同钻井状况有针对性地设计关键参数。根据研究,确定高压活塞作用力取为钻压的35%,PD... 为了提高深井超深井的机械钻速,降低钻井成本,综合利用脉冲射流和超高压射流钻井的优点,设计了脉冲式井下增压钻井装置。介绍了其结构和工作原理,根据不同钻井状况有针对性地设计关键参数。根据研究,确定高压活塞作用力取为钻压的35%,PDC钻头钻井时高压活塞直径取30 mm,牙轮钻头钻井时高压活塞直径取35 mm,活塞行程根据钻头在井下振动的位移确定,取为25 mm,活塞频率为4和6 Hz,计算得到高压流体排量。由于脉冲式井下增压钻井装置内、外压差作用在传动轴上端面,具有水力加压作用,所以针对不同钻头钻井情况,进行水力加压作用力计算。 展开更多
关键词 井下增压 脉冲式 钻井装置 关键参数 理论设计 水力加压
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水力脉冲空化射流与无线随钻测量技术提高钻速研究 被引量:1
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作者 付加胜 李根生 +3 位作者 史怀忠 牛继磊 王德余 张奕飞 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2013年第4期104-106,共3页
在定向井或易井斜直井的钻井过程中,通常会使用无线随钻测量技术进行实时监测钻井参数。为了提高机械钻速,降低定向服务成本,在二连盆地首次采用水力脉冲空化射流发生器配合无线随钻测量技术和单弯螺杆(弯外壳马达)进行了两口井的现场... 在定向井或易井斜直井的钻井过程中,通常会使用无线随钻测量技术进行实时监测钻井参数。为了提高机械钻速,降低定向服务成本,在二连盆地首次采用水力脉冲空化射流发生器配合无线随钻测量技术和单弯螺杆(弯外壳马达)进行了两口井的现场试验。试验结果表明,无线随钻测量技术的参数测量和数据传输正常,不受水力脉冲空化射流发生器的影响,并在必要时可通过单弯螺杆定向作业有效地控制井斜角。与邻井相比,水力脉冲空化射流钻井使两口试验井的平均机械钻速分别提高25.5%、71.0%。水力脉冲空化射流钻井技术与无线随钻测量技术配合钻进有很好的适用性,减少了钻井时间,降低了定向服务成本和钻井成本,为油田效益的提高做出了贡献。 展开更多
关键词 无线随钻测量 水力脉冲 空化射流 机械钻速 现场试验
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井下增压超高压射流钻井技术研究进展 被引量:18
5
作者 窦亮彬 沈忠厚 +2 位作者 李根生 付加胜 王海柱 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期1-7,151,共7页
随着浅层油气资源勘探开发程度越来越高,深层油气资源成为中国油气资源战略接替的重要领域。而深井、超深井钻井勘探过程面临钻速慢,成本高等亟待解决的问题。应用超高压喷射钻井技术来提高深井超深井钻井速度是一种行之有效的方法,而... 随着浅层油气资源勘探开发程度越来越高,深层油气资源成为中国油气资源战略接替的重要领域。而深井、超深井钻井勘探过程面临钻速慢,成本高等亟待解决的问题。应用超高压喷射钻井技术来提高深井超深井钻井速度是一种行之有效的方法,而实现超高压射流最主要的工具是井下增压器。通过国内外文献调研,主要介绍了国内外井下增压器工艺和增压机理以及超高压射流辅助破岩机理的研究进展,指出了前人研究的不足或尚未完善之处,在此基础上指出了井下增压器及其超高压射流辅助钻井破岩机理的研究方向。 展开更多
关键词 深井钻井 井下增压器 超高压射流 破岩机理 研究进展 存在问题
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水力脉冲空化射流发生器参数优化试验研究 被引量:13
6
作者 马东军 李根生 +3 位作者 史怀忠 牛继磊 黄中伟 付加胜 《石油机械》 北大核心 2009年第12期9-11,115,共3页
为优化水力脉冲空化射流发生器的参数,采用设计的试验模拟工具及相应的试验台架进行了室内试验。着重研究了叶轮叶片数量、排量对压力波动效果的影响。试验结果表明,随着排量的增加,经过水力脉冲空化射流发生器的流体平均压力增大,压力... 为优化水力脉冲空化射流发生器的参数,采用设计的试验模拟工具及相应的试验台架进行了室内试验。着重研究了叶轮叶片数量、排量对压力波动效果的影响。试验结果表明,随着排量的增加,经过水力脉冲空化射流发生器的流体平均压力增大,压力波动振幅增大;在试验条件下,排量为13.67L/s时,采用3片叶轮,平均压力为1.25MPa,产生的脉冲效果明显,压力波动振幅为1.1MPa。 展开更多
关键词 水力脉冲 空化射流发生器 参数优化 压力波动
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脉冲式井下增压钻井装置增压特性研究 被引量:5
7
作者 付加胜 李根生 +2 位作者 牛继磊 史怀忠 田守嶒 《石油机械》 2015年第1期5-11,共7页
基于脉冲式井下增压钻井装置的结构和工作原理,建立了其活塞增压模型,进而对其增压特性进行数值模拟研究。研究结果表明,流体增压是活塞运动和高压喷嘴节流共同作用的结果。当其他条件相同时,高压喷嘴出口流速随转速、活塞行程的增大而... 基于脉冲式井下增压钻井装置的结构和工作原理,建立了其活塞增压模型,进而对其增压特性进行数值模拟研究。研究结果表明,流体增压是活塞运动和高压喷嘴节流共同作用的结果。当其他条件相同时,高压喷嘴出口流速随转速、活塞行程的增大而增大,并且增大幅度较高,增压压力受这3个因素的影响规律相似;高压喷嘴出口流速和增压压力都随高压喷嘴直径的增大而明显降低;随着钻井液密度增大,高压喷嘴出口流速和增压压力稍微增大。高压脉冲射流的脉冲频率只与转速有关,且随转速增大而增大,其他因素对其没有影响。该研究结果为后续的样机设计和现场试验参数的确定提供了依据。 展开更多
关键词 井下增压钻井装置 脉冲式 增压特性 影响因素
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定向喷嘴布置对PDC钻头齿清洗能力的影响 被引量:2
8
作者 黄英勇 李根生 付加胜 《石油机械》 北大核心 2012年第1期1-3,12,共4页
PDC钻头齿的清洗能力对PDC钻头破岩和清岩影响很大,定向喷嘴则有利于钻头齿的清岩,研究定向喷嘴的布置具有重要意义。使用数值模拟的方法研究了定向喷嘴数量、孔径、喷速等因素对PDC钻头齿清洗效果的影响。研究结果表明,5喷嘴的PDC钻头... PDC钻头齿的清洗能力对PDC钻头破岩和清岩影响很大,定向喷嘴则有利于钻头齿的清岩,研究定向喷嘴的布置具有重要意义。使用数值模拟的方法研究了定向喷嘴数量、孔径、喷速等因素对PDC钻头齿清洗效果的影响。研究结果表明,5喷嘴的PDC钻头齿清洗能力较强;钻头齿清洗能力随喷嘴孔径增大而增强;喷射角小的喷嘴射流流场不利于流体向上举升岩屑。将定向喷嘴优化并配合常规水力结构设计可以在PDC钻头预防和清除泥包方面发挥自身的优势,最终达到提高机械钻速的目的。 展开更多
关键词 PDC钻头 泥包 定向喷嘴 喷嘴布置 清洗能力 数值模拟
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智能控压钻井关键技术研究进展与展望 被引量:2
9
作者 刘伟 付加胜 +1 位作者 郭庆丰 赵庆 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期42-50,共9页
随着油气勘探开发快速向深层、深水、非常规等复杂难动用领域发展,涌、漏、塌、卡等井下风险显著增加,亟需研发自动化程度更高、且具有智能化操控能力的精细控压钻井技术与装备,加速由半自动化、自动化到智能化的发展进程,实现早期精准... 随着油气勘探开发快速向深层、深水、非常规等复杂难动用领域发展,涌、漏、塌、卡等井下风险显著增加,亟需研发自动化程度更高、且具有智能化操控能力的精细控压钻井技术与装备,加速由半自动化、自动化到智能化的发展进程,实现早期精准复杂工况预测,更快、更准地控制并消除钻井风险。在调研国内外控压钻井技术与装备的智能化发展现状的基础上,阐述了智能控压在智能控制、数据采集与处理等装备方面,以及井下复杂深度学习识别方法、智能决策分析软件等关键技术的研究进展,试验初步验证了其显著的技术优势,但仍有待现场充分验证与完善。建议进一步加速控压钻井技术与智能技术的跨界融合,建立支撑复杂油气高效勘探开发的智能控压钻井技术体系,助力我国油气工程技术高水平自立自强。 展开更多
关键词 控压钻井 智能化 关键技术 装备 软件
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C/S架构的新型控压钻井计算模拟与控制软件 被引量:1
10
作者 刘伟 韩霄松 +3 位作者 付加胜 唐纯静 郭庆丰 赵庆 《吉林大学学报(信息科学版)》 CAS 2024年第4期637-644,共8页
由于油气勘探开发中井下高温高压和复杂压力系统导致钻井过程面临的风险日益增大,因此迫切需要一款集工况数据模拟计算与井下复杂监测控制相结合的软件系统,助力实现安全高效钻井。为此,运用先进的控压钻井技术,实时监测井底压力、钻井... 由于油气勘探开发中井下高温高压和复杂压力系统导致钻井过程面临的风险日益增大,因此迫切需要一款集工况数据模拟计算与井下复杂监测控制相结合的软件系统,助力实现安全高效钻井。为此,运用先进的控压钻井技术,实时监测井底压力、钻井液循环出入口流量差和密度等关键参数的变化,分析井下工况的变化,实现在钻井过程中井筒压力的快速、准确控制,有效降低钻井过程的安全隐患,及早发现并快速控制井下复杂情况,为形成预测、预控和快速处置的井筒安全提供支持。设计的控压钻井计算模拟与控制软件旨在从录井、PWD(Pressure While Drilling)、MWD(Measure While Drilling)、控压等设备获取钻井相关信息,建立水力学模型计算井筒压力、流量等参数。通过采用客户端/服务端网络架构,实现了多个客户端同时连接一个服务端,达到客户端数据同步的效果,经现场验证既可满足单机使用,又可方便网络连接,实现后方集中分析处理与远程操控。结果表明,该软件能准确地模拟计算各种钻井参数,保证安全高效钻井。实现了控压钻井由现场工程师处理模式转变为后方基于数据平台的模式,奠定了1个平台对N个现场控压钻井装备之间的互联互通基础,有力推动了控压钻井的智能化发展。 展开更多
关键词 控压钻井 实时监控 水力学模型 客户端/ 服务端架构
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PDC钻头定向喷嘴井底流场数值模拟 被引量:11
11
作者 黄英勇 李根生 +1 位作者 宋先知 付加胜 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2011年第6期99-103,共5页
为提高定向喷嘴PDC钻头清洗井底的效果,最大限度地减少钻头泥包的形成。利用计算流体力学理论和数值模拟方法,建立了定向喷嘴PDC钻头的物理模型,并确定了定向喷嘴PDC钻头的物理模型参数,对定向喷嘴和定向喷嘴PDC钻头的井底流场特性进行... 为提高定向喷嘴PDC钻头清洗井底的效果,最大限度地减少钻头泥包的形成。利用计算流体力学理论和数值模拟方法,建立了定向喷嘴PDC钻头的物理模型,并确定了定向喷嘴PDC钻头的物理模型参数,对定向喷嘴和定向喷嘴PDC钻头的井底流场特性进行了分析。结果表明:在定向喷嘴的结构参数中,双流道的直径组合与侧向流道的倾角是影响流量分配的主要因素,侧孔倾角为45°时,既能满足流量分配的要求,又便于加工;定向喷嘴侧向射流将回流限制在新冲击区的上方,减小了井底漩涡区域,与漫流层的叠加补偿了其能量损失,刀翼切削面处的低速区也变小,对井底清岩起到较好的作用,有利于抑制泥包的形成。定向喷嘴与常规水力结构设计相结合可以在预防和清除PDC钻头泥包方面发挥自身的优势,达到提高机械钻速的目的。 展开更多
关键词 PDC钻头 定向喷嘴 井底流场 数值模拟 钻头泥包
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井径不规则性对固井顶替效率影响规律研究 被引量:13
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作者 方春飞 周仕明 +1 位作者 李根生 付加胜 《石油机械》 2016年第10期1-5,共5页
固井环空水泥浆顶替效率的高低对防止钻井液窜槽、保证水泥胶结质量和提高水泥环密封效果具有重要影响,而井径不规则性则是影响顶替效率的主要因素。根据物质输运方程、扩散方程及κ-ε紊流方程,建立了固井环空水泥浆-隔离液顶替流动数... 固井环空水泥浆顶替效率的高低对防止钻井液窜槽、保证水泥胶结质量和提高水泥环密封效果具有重要影响,而井径不规则性则是影响顶替效率的主要因素。根据物质输运方程、扩散方程及κ-ε紊流方程,建立了固井环空水泥浆-隔离液顶替流动数学模型,利用计算流体力学方法对水泥浆顶替过程进行了数值模拟研究,得到了井径变化率、排量对环空速度分布和顶替效率的影响规律。研究结果表明:随着顶替排量的增加,顶替效率增大;井径不规则性越强,水泥浆顶替效率越低。研究结果可为复杂井筒的固井作业提供理论依据和指导。 展开更多
关键词 井径变化 顶替效率 固井 数值模拟 速度分布
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基于CNN-LSTM融合网络的溢流早期预测深度学习方法 被引量:13
13
作者 付加胜 刘伟 +1 位作者 韩霄松 李丰欣 《石油机械》 北大核心 2021年第6期16-22,共7页
目前的人工神经网络和贝叶斯网络等方法无法连续长时间准确早期预测溢流。为此,针对钻井现场数据特点,提出基于CNN-LSTM融合网络的溢流工况预测深度学习方法,结合溢流的关键参数变化,融合多特征数据尽早发现溢流征兆,从而实现溢流工况... 目前的人工神经网络和贝叶斯网络等方法无法连续长时间准确早期预测溢流。为此,针对钻井现场数据特点,提出基于CNN-LSTM融合网络的溢流工况预测深度学习方法,结合溢流的关键参数变化,融合多特征数据尽早发现溢流征兆,从而实现溢流工况早期预测。将采集的所有钻井特征参数用于模型训练和溢流预测,准确率高于单独的CNN结构或单独LSTM结构。为进一步提高模型效率和使用较少现场参数,有针对性地筛选了与溢流紧密相关的一些钻井参数进行试验,结果表明采用CNN-LSTM融合的网络结构优于单独的CNN或单独LSTM结构,预测准确率可达到89.55%。对某钻井数据的预测分析结果表明,该方法能够提前10 min准确预测溢流的发生,可为后续采取相应措施争取到宝贵时间。 展开更多
关键词 溢流 早期预测 CNN-LSTM融合网络 深度学习 钻井特征参数
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国产精细控压钻井系列化装备研究与应用 被引量:15
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作者 刘伟 周英操 +4 位作者 王瑛 郭庆丰 翟小强 周泊奇 付加胜 《石油机械》 2017年第5期28-32,共5页
针对国内深部复杂地层普遍存在的窄密度压力窗口控制难题,形成了具有独立知识产权的PCDS-Ⅰ、PCDS-Ⅱ和PCDS-S系列化精细控压钻井装备。高端PCDS-Ⅰ型装备井底压力控制精度0.2 MPa;中端PCDS-Ⅱ型装备实现了模块化设计,自动识别外部设备... 针对国内深部复杂地层普遍存在的窄密度压力窗口控制难题,形成了具有独立知识产权的PCDS-Ⅰ、PCDS-Ⅱ和PCDS-S系列化精细控压钻井装备。高端PCDS-Ⅰ型装备井底压力控制精度0.2 MPa;中端PCDS-Ⅱ型装备实现了模块化设计,自动识别外部设备工况,工艺工况自动匹配;低端PCDS-S型装备达到了低成本安全、优化钻井作业的要求。针对不同需求可进行不同控压装备组合,在欠/近/过平衡控压钻井工艺自由转换,并实现9种工况、4种控制模式和13种应急转换的精细控制。现场应用结果证明:该系列装备与技术有效提升了油气勘探发现率,大幅延长了水平井水平段长,提高了单井产量,降低了钻井复杂度,对带动国内钻井装备制造技术进步具有重大意义。 展开更多
关键词 窄密度窗口 控压钻井 精细控压钻井装备 水平井
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单通道控压钻井装备压力控制方法与应用 被引量:6
15
作者 付加胜 刘伟 +4 位作者 周英操 周泊奇 王国伟 梁磊 李鹏飞 《石油机械》 2017年第1期6-9,共4页
为进一步提高钻井效率和降低钻井成本,研制了单通道控压钻井装备。该装备去除了冗余通道和辅助通道,优化设计了自动节流控制系统,降低了控压钻井作业成本;加强了模块化设计和自动控制软件功能设计,既可与自带回压泵配合,也可用钻井泵进... 为进一步提高钻井效率和降低钻井成本,研制了单通道控压钻井装备。该装备去除了冗余通道和辅助通道,优化设计了自动节流控制系统,降低了控压钻井作业成本;加强了模块化设计和自动控制软件功能设计,既可与自带回压泵配合,也可用钻井泵进行控压起下钻和接单根等作业,并开发了井口憋压接单根的专家模式以及进行欠平衡控压钻进作业的欠平衡模式;可与井下作业和固完井作业相结合,实现全过程控压作业。应用结果表明:单通道控压钻井装备在钻进过程中能够自动精确控制井口回压,自动监测钻井液进出口流量和立管压力,有效解决钻井过程中的漏失和溢流等问题。单通道控压钻井装备压力控制方法为安全快速钻井提供了保障。 展开更多
关键词 单通道 控压钻井装备 自动节流 专家模式 欠平衡模式 控压作业
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复杂油气溢漏早期识别与安全控制研究进展 被引量:7
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作者 刘伟 唐纯静 +3 位作者 付加胜 宋先知 徐宝昌 计杨杨 《石油机械》 北大核心 2023年第5期9-16,共8页
随着油气钻探逐渐向深层超深层发展,将面临更高的温度和压力条件,更复杂的地层压力体系,易引发溢流和漏失等井下复杂情况,甚至是井喷事故,导致严重后果。为此,及早发现溢漏复杂情况并及时进行井筒压力安全控制则显得非常重要。针对现场... 随着油气钻探逐渐向深层超深层发展,将面临更高的温度和压力条件,更复杂的地层压力体系,易引发溢流和漏失等井下复杂情况,甚至是井喷事故,导致严重后果。为此,及早发现溢漏复杂情况并及时进行井筒压力安全控制则显得非常重要。针对现场溢漏等复杂环境,通过理论分析、数值模拟及定量表征等方法,从井筒压力演变机理、参数表征方法、未知参数估计以及井下复杂诊断方法等方面开展研究,形成了溢漏早期自动识别、井筒压力闭环高效控制方法,得到了基于机理与数据复合驱动井下复杂诊断方法,研发了溢流漏失随钻实时识别和监测方法与系统。研究成果在塔里木碳酸盐地层、库车山前、新疆南缘等地的现场试验结果表明,溢流漏失发现时间较传统录井警报大幅提前,最大程度降低了作业风险,平均复杂处理时间降低66%,丰富了井筒安全监控技术内涵,将推动我国井下溢漏风险技术由定性分析走向定量计算。 展开更多
关键词 油气钻探 溢流 漏失 早期识别 复合驱动 复杂诊断 闭环控制
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基于MEMS微芯片的井下多物理场微型测量器 被引量:1
17
作者 刘伟 廖茂林 +2 位作者 李牧 朱志强 付加胜 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期87-95,共9页
通过随钻测量工具获取井下工程参数是准确掌握井筒信息的有效手段,基于微机电系统(micro-electromechanical systems,MEMS)技术,研发一款集井下温度、压力、磁场和动力学信号测量为一体的微型测量器,以实现对井下多个物理场的协同测量,... 通过随钻测量工具获取井下工程参数是准确掌握井筒信息的有效手段,基于微机电系统(micro-electromechanical systems,MEMS)技术,研发一款集井下温度、压力、磁场和动力学信号测量为一体的微型测量器,以实现对井下多个物理场的协同测量,最终目的是通过多维数据的分析进行井下复杂工况的判断。通过室内管柱循环试验测试,对微型测量器的移动高效性和功能完整性进行验证。结果表明,获得的测量数据可以较好地反映井下漏失、溢流等复杂情况。 展开更多
关键词 MEMS 微芯片 多物理场 井下测量
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