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基于声波远探测技术裸眼老井地下定位研究与验证
1
作者 车阳 董京楠 +3 位作者 陈春宇 方明星 谭茂金 唐魏泓 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第6期1112-1120,共9页
枯竭油气藏改建为储气库的过程中,识别并封堵复杂老井是至关重要的步骤。对于含有铁磁性管柱的老井,通常采用磁探测技术进行定位;而对于无铁磁性信标的裸眼老井,地下定位则依赖于欠精确的井史资料,易产生较大误差。声波远探测技术通过... 枯竭油气藏改建为储气库的过程中,识别并封堵复杂老井是至关重要的步骤。对于含有铁磁性管柱的老井,通常采用磁探测技术进行定位;而对于无铁磁性信标的裸眼老井,地下定位则依赖于欠精确的井史资料,易产生较大误差。声波远探测技术通过分析声波反射特征,可实现对井旁异常地质体的探测与识别,理论上具备对裸眼老井精确定位的能力。采用空间四阶时间二阶的时域交错网格有限差分法(FDTD)求解弹性波动方程,从声场特征、裸眼井反射成像特征、声波远探测数据处理与定位3个方面系统地分析了该技术在裸眼井探测和地下定位中的可行性。首先,采用空间四阶时间二阶的时域交错网格有限差分法求解弹性波动方程,模拟不同地质条件下声波在井旁传播的行为;随后,基于实际工况下的声波反射特征,结合数值模拟结果,分析了裸眼井反射成像特征;最后,通过对实测数据进行处理,验证了声波远探测技术在实际应用中的探测范围和精度。实验结果表明,声波远探测技术不受外界因素影响,能准确定位地下3000 m深度的裸眼老井在地层中的空间位置,探测范围可达4~16 m,定位误差小于0.5 m,适用于复杂地质条件下的废弃井定位。研究表明,声波远探测技术不仅突破了传统定位方法的局限性,还显著提升了裸眼老井的定位精度,为枯竭油气藏改建天然气储库提供了关键技术支撑。该技术的应用不仅提高了废弃井安全封堵的效率,还降低了地下定位误差引发的风险。后续研究将进一步优化算法,拓展探测范围,提升地下定位精度,以满足更广泛的工程需求。 展开更多
关键词 声波远探测 裸眼老井 数值模拟 磁探测技术 地下定位
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机器学习在钻柱振动识别与预测中的研究进展 被引量：10
2
作者 汪海阁 高博 +4 位作者 郑有成 赵飞 崔猛 丁燕 邢世旺 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期149-158,共10页
钻柱振动是影响钻井效率、钻柱失效、井眼稳定和钻井安全的主要因素,复杂振动的早期识别对于缓解井下工具受损、提高生产时间至关重要。为此,充分调研国内外机器学习在钻柱振动识别方法方面的研究成果,从数据获取角度对钻柱振动识别与... 钻柱振动是影响钻井效率、钻柱失效、井眼稳定和钻井安全的主要因素,复杂振动的早期识别对于缓解井下工具受损、提高生产时间至关重要。为此,充分调研国内外机器学习在钻柱振动识别方法方面的研究成果,从数据获取角度对钻柱振动识别与预测方法进行了全面分析,对比研究了各算法模型的框架、特征参数和测试效果,系统评估了各算法模型的优缺点,并对未来振动识别与预测的发展方向提出思考。研究结果表明:①机器学习算法可以从大量振动数据中学习和提取特征来建立模型,对振动进行分类和预测,通过不断优化算法和模型,提高钻柱振动识别与预测的准确性和可靠性;②随着数据采集和处理技术的不断进步,地面与井下多源数据融合方法将多种数据共同分析处理,可以最大程度地发掘地面和井下数据特征,有望成为解决井下问题的重要途径;③随着钻井工程与人工智能技术的不断融合与发展,振动缓解与钻井提速联合优化,将为钻井工程提供更为可靠的指导和决策。结论认为,机器学习在钻柱振动识别与预测方面的应用和发展进一步缓解了超深井井下钻柱振动这一复杂问题,提高了钻井工程的效率和安全性,推进了钻井过程的高效化和智能化发展步伐。 展开更多
关键词 钻柱振动 深层 油气钻井 机器学习 分类算法 识别 预测
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240℃下水合陶瓷体系的耐高温性能及其影响因素
3
作者 王闯闯 庞学玉 +3 位作者 汪海阁 黄贤斌 吕开河 孙金声 《材料导报》 北大核心 2025年第21期53-59,共7页
水合陶瓷体系具有优于加砂水泥浆体系的长期耐高温性能,在高温高压井固井方面有巨大潜力,但对其长期耐高温性能的影响因素方面的研究还有明显不足。本工作以密度为1.65 g/cm^(3)的硅砂和氢氧化钙组成的水合陶瓷体系为基础,研究反应物种... 水合陶瓷体系具有优于加砂水泥浆体系的长期耐高温性能,在高温高压井固井方面有巨大潜力,但对其长期耐高温性能的影响因素方面的研究还有明显不足。本工作以密度为1.65 g/cm^(3)的硅砂和氢氧化钙组成的水合陶瓷体系为基础,研究反应物种类(α-Al_(2)O_(3)、纳米活性氧化铝、微硅)和钙硅物质的量比对水合陶瓷体系长期耐高温性能的影响。与固井水泥相似,水合陶瓷体系的强度衰退主要伴随高温长期养护过程中强度下降、内部孔径粗化以及水化硅酸钙凝胶向晶体型矿物转化的现象。本研究将不同水合陶瓷体系在240℃下养护2 d、30 d和90 d,随后对其进行各项宏观和微观性能测试。结果表明,α-Al_(2)O_(3)和纳米活性氧化铝的加入均可促进11?雪硅钙石的形成,从而大幅提升水合陶瓷体系硬化后的物理力学性能,但两种氧化铝的加入一定程度上降低了二氧化硅的水化反应参与度,也带来了体系长期养护后的强度衰退问题(30~90 d衰退约15%);微硅的加入可以提高体系内其他反应物的水化反应参与度,从而提升C-(A)-S-H的生成量,细化孔隙结构,可同时提升水合陶瓷体系物理力学性能和长期稳定性。当钙硅铝物质的量比为2∶2∶1时,由硅砂+微硅+氢氧化钙+α-Al_(2)O_(3)+纳米活性氧化铝组成的水合陶瓷体系养护2 d的强度可达19.1 MPa,养护90 d后的强度为19.6 MPa,没有出现任何强度衰退现象。通过降低氢氧化钙添加量使得钙硅物质的量比降低为0.5时(钙硅铝物质的量比1∶2∶1),水合陶瓷体系养护2 d的抗压强度得到进一步提升(达到22.3 MPa),但在长期养护后会生成铝白钙沸石,导致其强度大幅衰退。 展开更多
关键词 水合陶瓷体系 耐高温 强度衰退 宏观性能 微观分析
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应用大视域拼接扫描电镜技术定量评价页岩孔隙结构——以川南深层渝西区块龙马溪组储层为例 被引量：2
4
作者 李仲 赵圣贤 +5 位作者 冯枭 刘永旸 李博 夏自强 张成林 曹埒焰 《油气藏评价与开发》 CSCD 2021年第4期569-576,共8页
受乐山—龙女寺水下古隆起和多期构造挤压的影响,渝西区块龙马溪组页岩由北往南沉积水体逐渐加深,具有I类储层厚度变化大、孔隙度总体偏低(小于4.5%)的特征。对优质页岩孔隙结构开展精细研究至关重要。通过一种优化的基于MAPS图像的页... 受乐山—龙女寺水下古隆起和多期构造挤压的影响,渝西区块龙马溪组页岩由北往南沉积水体逐渐加深,具有I类储层厚度变化大、孔隙度总体偏低(小于4.5%)的特征。对优质页岩孔隙结构开展精细研究至关重要。通过一种优化的基于MAPS图像的页岩孔缝特征分析方法,能够在有效识别和统计页岩有机孔缝和无机孔缝的前提下,大幅降低算法的时空复杂度。区内页岩有机孔缝的表征视域边长约300μm;无机孔缝的表征视域边长在500μm以上,MAPS图像探测到的区内有机孔缝的直径开度范围多介于0~100 nm,无机缝开度最高可达500 nm以上,有机孔缝密集但体积小,无机孔缝稀疏但体积大。有机孔对页岩储集空间贡献最大,影响也最大;无机孔对储集空间有一定贡献,但影响较小;有机缝对页岩储集空间贡献很小,影响也可忽略;无机缝对页岩储集空间贡献不固定,影响较大。 展开更多
关键词 页岩储层 微观孔隙 控制作用 龙马溪组 川南地区
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EV-1井钻具频繁刺漏损坏原因研究 被引量：1
5
作者 王建宁 周英操 +1 位作者 韦海涛 张志刚 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2021年第2期17-20,共4页
俄罗斯萨哈林岛东北大陆架V区块,地处亚极地海域。因为年施工窗口非常窄,所以在探井钻井时对作业时效要求非常高。部署在该海域的EV-1井作为一口重点凝析油气探井,在钻探过程中连续发生8次钻具刺漏损坏事故。刺漏事故损失了大量钻井作... 俄罗斯萨哈林岛东北大陆架V区块,地处亚极地海域。因为年施工窗口非常窄,所以在探井钻井时对作业时效要求非常高。部署在该海域的EV-1井作为一口重点凝析油气探井,在钻探过程中连续发生8次钻具刺漏损坏事故。刺漏事故损失了大量钻井作业时间。做好井下钻具频繁刺漏损坏原因的研究,对于避免相似事件的发生、指导后续钻井作业顺利推进有重要意义与实用价值。为此,在对井下钻具跳钻受力分析的基础上,建立了简易模型并进行了公式推导,得出了在跳钻条件下井下钻具受拉压应力零点位置计算公式,并对EV-1井的钻具刺漏损坏情况进行了验证。验证结果基本符合实际情况,这表明钻头跳钻是引起本井钻杆频繁疲劳刺漏损坏的主要原因,在未来作业中必须对跳钻加以克服以利于钻井作业的顺利开展。 展开更多
关键词 海上探井 钻具刺漏 钻具损坏 跳钻 交变应力
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基于紧密堆积理论的深水低密度三元固相水泥浆体系 被引量：2
6
作者 郑少军 谷怀蒙 +7 位作者 刘天乐 陈宇 蒋国盛 王韧 代天 秦榜伟 徐浩 万涛 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期122-131,共10页
深水浅表层固井作业过程中由于海底低温导致水泥环早期力学强度发展缓慢、内部密实度不高,易引发水气窜流,进而导致固井质量低劣甚至密封失效等复杂情况。为此,采用分形特征方程对G级油井水泥、纳米CaCO_(3)(NC)和漂珠(CS)进行紧密堆积... 深水浅表层固井作业过程中由于海底低温导致水泥环早期力学强度发展缓慢、内部密实度不高,易引发水气窜流,进而导致固井质量低劣甚至密封失效等复杂情况。为此,采用分形特征方程对G级油井水泥、纳米CaCO_(3)(NC)和漂珠(CS)进行紧密堆积,然后结合室内实验评价,优选出了一套密度为1.50 g/cm^(3)的具有低温早强性能的三元固相水泥浆体系,并利用抗压强度测试、XCT、SEM等方法对紧密堆积体系的增强机理进行了表征和分析。研究结果表明:(1)三元紧密堆积体系早期力学强度发展快速,在10℃的低温条件下,24 h抗压强度可达3.5 MPa以上;(2)相比于相同密度的NC二元体系和CS二元体系,孔隙率降低了19.10%~33.05%,抗压强度提高了7.0%~21.1%;(3) NC可以为水泥水化提供成核位点、填充细化孔隙,CS可以部分替代水而提高体系致密性,在两种材料的协同作用和紧密堆积效应下可实现早期力学强度的快速发展。结论认为,三元固相级配水泥浆体系利用紧密堆积理论发挥了3种材料的各自优势,进而实现了早期力学强度的快速发展,对于深水井表层套管固井作业防止水气窜流具有很好的理论指导意义和应用推广价值。 展开更多
关键词 深水 低温 低密度固井水泥浆 分形理论 抗压强度
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煤系页岩储层水力裂缝穿层扩展规律 被引量：13
7
作者 付世豪 陈勉 +3 位作者 夏阳 谭鹏 张雨晴 李英杰 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期555-560,共6页
深部煤系页岩储层纵向上连续发育多套产层,由于对裂缝扩展形态认识不清,缝高延伸距离短,一体化水力压裂作业无法沟通不同产层。为了提升水力裂缝纵向延伸能力,基于有限元计算平台,采用最大主应力起裂准则,考虑压裂液沿裂缝面横向和纵向... 深部煤系页岩储层纵向上连续发育多套产层,由于对裂缝扩展形态认识不清,缝高延伸距离短,一体化水力压裂作业无法沟通不同产层。为了提升水力裂缝纵向延伸能力,基于有限元计算平台,采用最大主应力起裂准则,考虑压裂液沿裂缝面横向和纵向流动规律,建立了煤系页岩层状储层水力裂缝三维穿层扩展模型,并研究了层间渗透率差异、主应力条件及岩性界面等多因素对裂缝穿层规律的影响。研究结果表明:根据与岩性界面作用方式的不同,水力裂缝呈现出T形缝、穿层缝、钝化缝和十字缝等4种典型形态;随着层间渗透率差异系数的增大,水力裂缝穿层能力不断降低;层间应力差越小,裂缝穿透岩性界面进入相邻层位的概率越大;当高渗透率隔层和低渗透率储层的渗透率差异系数高于5,或者层间最小水平主应力差高于4 MPa时,缝高延伸至岩性界面,停止扩展。 展开更多
关键词 煤系页岩储层 一体化压裂 有限元 垂向扩展 裂缝形态
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页岩气井压裂套管变形机理及物理模拟分析 被引量：12
8
作者 袁光杰 王向阳 +5 位作者 乔磊 张宇昊 刘奕杉 王开龙 冯明 孙振虎 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期137-145,共9页
页岩气压裂开发诱发断—裂剪切滑移导致套管剪—压变形的套变机理较合理地解释了各种套变现象,但一直缺乏物理模拟实验的验证。为此,利用自主研制的压裂套变物理模拟实验系统,建立了含裂缝面露头岩样压裂套变物理模拟实验方法,对含裂缝... 页岩气压裂开发诱发断—裂剪切滑移导致套管剪—压变形的套变机理较合理地解释了各种套变现象,但一直缺乏物理模拟实验的验证。为此,利用自主研制的压裂套变物理模拟实验系统,建立了含裂缝面露头岩样压裂套变物理模拟实验方法,对含裂缝面的露头岩样在不同地应力状态类型和天然裂缝倾角条件下进行了物理模拟,并分析了压力变化和声发射特征,明确了压裂过程中水力裂缝与天然裂缝交互作用规律,验证了天然裂缝面滑移剪切套管变形的机理。研究结果表明:①在有天然裂缝存在的情况下,不同应力状态会改变水力裂缝扩展方向。走滑断层地应力状态下,水力裂缝容易发生偏转,产生剪切破裂;正断层地应力状态下,水力裂缝容易发生偏转和穿透,主要以扩张破裂为主。②地应力状态和天然裂缝倾角是影响天然裂缝面滑移错动的主控因素。走滑地应力状态类型下天然裂缝面容易发生滑移剪切套管发生变形;天然裂缝与库伦破裂面越接近,越容易发生滑移错动造成套管变形。结论认为,页岩气井压裂套管变形的物理模拟分析揭示了页岩气井压裂套变机理,为套变预测和防治提供了理论依据,对指导页岩气工程技术实践具有重要意义。 展开更多
关键词 页岩气 体积压裂 套管变形 物理模拟 地应力 天然裂缝 机理
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预防页岩气套变的橡胶组合套管研制及其抗剪切性能评价 被引量：5
9
作者 陈朝伟 周文高 +5 位作者 项德贵 谭鹏 宋建 陈晓军 任乐佳 黄浩 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期131-136,共6页
页岩气是目前天然气勘探开发的重点和热点,但页岩气在开发过程中经常会遇到套管变形问题,套管变形不仅影响单井产量,还将缩短井筒生命周期,严重制约着我国页岩气的规模效益开发。为此,利用橡胶吸收裂缝/断层的滑动位移原理,创新设计了... 页岩气是目前天然气勘探开发的重点和热点,但页岩气在开发过程中经常会遇到套管变形问题,套管变形不仅影响单井产量,还将缩短井筒生命周期,严重制约着我国页岩气的规模效益开发。为此,利用橡胶吸收裂缝/断层的滑动位移原理,创新设计了一种橡胶组合套管;在综合套管变形量、橡胶膨胀率、下套管摩阻、水泥浆通道和吸水膨胀效率等因素基础上,优选了橡胶胶种,设计橡胶筒成槽孔结构;并利用物理模拟试验系统对橡胶组合套管进行了抗剪切试验,最后利用ABAQUS有限元软件建立了橡胶组合套管位移加载三维力学模型,评价了橡胶组合套管的抗剪切能力。研究结果表明:①膨胀橡胶通过变形和破碎吸收了地层位移载荷,保护了套管,吸收地层滑动量可达到37.2~40.0 mm;②当橡胶筒厚度增加时,套管的变形量随之减小,当橡胶筒厚度达到21.7 mm时,橡胶可以完全吸收施加的位移,避免套管发生变形。结论认为,橡胶组合套管可以有效吸收裂缝/断层的滑动位移,从而保护了内层套管不受影响,进而提高了页岩气井的压裂施工效率,缩短了投产周期,可为我国页岩气的效益开发提供重要的技术支撑。 展开更多
关键词 页岩气 套管变形 大位移量 橡胶组合套管 剪切试验
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基于离散元法的砾岩地层三棱齿切削破岩数值模拟
10
作者 刘笑傲 邹德永 +3 位作者 王庆 刘洪山 黄勇 陈雅辉 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期149-155,共7页
三棱齿因具有强抗冲击性与高耐磨性,可提高PDC钻头在砾岩地层中破岩效率及寿命,但在砾岩地层中的破岩机理及破岩效果不明确,导致砾岩地层中三棱齿PDC钻头设计缺乏理论依据。针对上述问题,基于离散元法建立了三棱齿切削破碎砾岩的数值仿... 三棱齿因具有强抗冲击性与高耐磨性,可提高PDC钻头在砾岩地层中破岩效率及寿命,但在砾岩地层中的破岩机理及破岩效果不明确,导致砾岩地层中三棱齿PDC钻头设计缺乏理论依据。针对上述问题,基于离散元法建立了三棱齿切削破碎砾岩的数值仿真模型,研究不同砾石与胶结物基质黏结强度差情况下砾岩破岩形式与过程,并分析了三棱齿直径及后倾角对三棱齿切削力及砾岩破碎过程中岩石裂纹拓展的影响。结果表明:在黏结强度差大于70 MPa时,砾石会直接被剥离,而强度差小于40 MPa时,砾石直接被破碎;2种黏结强度差情况下,三棱齿直径为16 mm,后倾角为15°时,切削破碎砾岩效率均能达到最高。该研究对三棱齿PDC钻头设计具有理论意义。 展开更多
关键词 三棱齿 PDC钻头 砾岩地层 破岩机理 切削齿直径 后倾角 离散元法
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