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巴彦油田深层高温高密度韧性水泥浆体系构建
1
作者
段永强
王秀影
+4 位作者
罗玉财
罗敏
孙德
黄盛
李早元
《钻井液与完井液》
北大核心
2025年第3期368-378,共11页
针对巴彦-河套盆地井深6000 m以上的膏盐层,井底循环温度180℃左右,常规的高温高密度水泥浆存在流变性和稳定性差,失水量大,稠化时间难以调控、早期强度发育缓慢等技术难题,急需研发出密度为2.30~2.50 g/cm^(3)的耐盐高温高密度韧性水...
针对巴彦-河套盆地井深6000 m以上的膏盐层,井底循环温度180℃左右,常规的高温高密度水泥浆存在流变性和稳定性差,失水量大,稠化时间难以调控、早期强度发育缓慢等技术难题,急需研发出密度为2.30~2.50 g/cm^(3)的耐盐高温高密度韧性水泥浆体系。针对水泥浆外加剂以“无机纳米颗粒+聚合物弱交联”结构设计制备出降失水剂(LHF)、“强吸附阳离子单体+阴离子单体”制备出缓凝剂(LHR)和“温敏缔合+微交联”结构设计制备出悬浮稳定剂(LHX)分别调控水泥浆的失水量,稠化时间,沉降稳定性;依靠紧密堆积理论,采用Dinger与Funk对Andrease方程进行修正的MAA模型,以铁矿粉为主,GM-1为辅作为加重剂构建密度为2.30、2.40和2.50 g/cm^(3)的高密度水泥浆体系,颗粒之间以滚珠形式相接触,降低摩阻;针对早期水泥石力学性能发展缓慢,分别引入增强剂和增韧剂,从纳米尺度、微米尺度两方面增加水泥石的力学性能:一部分填充孔隙,另一部分充当骨架结构,形成类似于“钢筋混泥土”构型,降低了水泥石的脆性。最终形成密度为2.30、2.40和2.50 g/cm^(3)的水泥浆体系,该体系流变性好,稳定性高,失水量小于50 mL,稠化时间可调。
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关键词
超深井
高温
水泥石
增韧剂
抗盐
高密度
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职称材料
基于硬约束和物理信息神经网络结合的天然气管网仿真新方法
被引量：
1
2
作者
金凤
郭祎
+7 位作者
张岩
马秀云
刘斌
焦健丰
殷雄
徐海龙
宫敬
温凯
《天然气工业》
北大核心
2025年第1期164-174,共11页
随着天然气管网互联互通成环成网,需要利用仿真技术模拟各种工况下的管网运行状态,以提升管网的供气能力,进而降低管网运行成本。现有的智能化仿真方法过于依赖数据驱动,忽略了天然气流动机理,导致精度与稳定性较差且结果不可解释。为此...
随着天然气管网互联互通成环成网,需要利用仿真技术模拟各种工况下的管网运行状态,以提升管网的供气能力,进而降低管网运行成本。现有的智能化仿真方法过于依赖数据驱动,忽略了天然气流动机理,导致精度与稳定性较差且结果不可解释。为此,从机理角度分析了天然气流动基本控制方程与管网拓扑结构,将机理信息耦合至深度学习的损失函数指导结构设计与训练,形成了天然气管网物理信息神经网络PINN(Physics-Informed Neural Network)仿真模型;然后描述了输入输出变量之间的耦合关系,设计边界条件嵌入训练硬约束模式,建立了硬约束和物理信息神经网络结合BHC-PINN(Boundary Hard-Constraint Physics-Informed NeuralNetwork)的模型,实现了天然气管网全时空状态的仿真监测。研究结果表明:(1) PINN模型将管道与拓扑结构的机理信息耦合进损失函数以提高模型的可解释性,并借助管网进出口冗余数据提高了准确性,实现了对管网压力流量的准确监测;(2)建立的边界硬约束模式,使神经网络的输出强制满足边界条件,得到的流量和压力仿真误差分别从2.1%和0.32%下降低至1.5%和0.082%,训练的效率和速度分别提高了48.5%和55.9%;(3) BHC-PINN能实现管网任意位置气体流动状态的观测,对于中间阀室压力的仿真最大误差为0.2%。结论认为,该新方法能准确仿真天然气管网内流动状态,增强了数据驱动模型的可解释性,并为天然气管网瞬态仿真提供了数据加机理混合驱动的新思路。
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关键词
天然气管道
水力瞬态仿真
物理信息神经网络
硬约束模式
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职称材料
巴彦河套区块地层理化性质及钻井液优化策略
3
作者
李高峰
王建宁
+4 位作者
王秀影
罗平亚
刘鹭
白杨
付志勇
《钻井液与完井液》
北大核心
2024年第6期764-771,共8页
巴彦油田地层条件复杂,存在漏失、垮塌、卡钻等井下问题,影响了钻进效率。通过X射线、电镜和粒度分析等方法研究易失稳地层岩样的岩性、微观形貌和粒度分布。确定井壁失稳主要原因为钻井液对地层中微纳米裂缝的封堵能力不足导致滤液侵...
巴彦油田地层条件复杂,存在漏失、垮塌、卡钻等井下问题,影响了钻进效率。通过X射线、电镜和粒度分析等方法研究易失稳地层岩样的岩性、微观形貌和粒度分布。确定井壁失稳主要原因为钻井液对地层中微纳米裂缝的封堵能力不足导致滤液侵入使得临河组盐岩及石膏溶解剥落。因此针对上述情况,引入适用于巴彦油田失稳层位微裂缝的自研微纳米刚性封堵材料矿物树脂微粉XNZD系列及高分子柔性改性石蜡XNEP,以此来提高现场钻井液的封堵性能;引入自研胺基类复合物抑制剂XNYZ配合甲酸钾或有机盐提高钻井液抑制性能。研究表明,优化后的钻井液在缝宽为0.03 mm下的封堵滤失量降低了98%,线性膨胀率降低了82.9%,提高了现场钻井液体系的封堵性及抑制性,为巴彦河套临河区块复杂地层高效钻进提供了重要的技术支撑。
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关键词
漏失
微裂缝
井壁失稳
微纳米封堵
钻井液
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职称材料
题名
巴彦油田深层高温高密度韧性水泥浆体系构建
1
作者
段永强
王秀影
罗玉财
罗敏
孙德
黄盛
李早元
机构
华北油田公司油气工艺研究院
油气
藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学
西南石油大学石油与天然气工程学院
出处
《钻井液与完井液》
北大核心
2025年第3期368-378,共11页
基金
中国石油天然气股份有限公司项目“超深层高温高压井钻井关键技术研究与试验”(2023ZZ14YJ06)
华北油田公司重大科技专项“河套盆地油气成藏富集规律与高效勘探关键技术研究”(2024-HB-ZD01)
华北油田公司科研项目“华北油田固井质量提升工程技术研究与应用”(2024-HB-D02)。
文摘
针对巴彦-河套盆地井深6000 m以上的膏盐层,井底循环温度180℃左右,常规的高温高密度水泥浆存在流变性和稳定性差,失水量大,稠化时间难以调控、早期强度发育缓慢等技术难题,急需研发出密度为2.30~2.50 g/cm^(3)的耐盐高温高密度韧性水泥浆体系。针对水泥浆外加剂以“无机纳米颗粒+聚合物弱交联”结构设计制备出降失水剂(LHF)、“强吸附阳离子单体+阴离子单体”制备出缓凝剂(LHR)和“温敏缔合+微交联”结构设计制备出悬浮稳定剂(LHX)分别调控水泥浆的失水量,稠化时间,沉降稳定性;依靠紧密堆积理论,采用Dinger与Funk对Andrease方程进行修正的MAA模型,以铁矿粉为主,GM-1为辅作为加重剂构建密度为2.30、2.40和2.50 g/cm^(3)的高密度水泥浆体系,颗粒之间以滚珠形式相接触,降低摩阻;针对早期水泥石力学性能发展缓慢,分别引入增强剂和增韧剂,从纳米尺度、微米尺度两方面增加水泥石的力学性能:一部分填充孔隙,另一部分充当骨架结构,形成类似于“钢筋混泥土”构型,降低了水泥石的脆性。最终形成密度为2.30、2.40和2.50 g/cm^(3)的水泥浆体系,该体系流变性好,稳定性高,失水量小于50 mL,稠化时间可调。
关键词
超深井
高温
水泥石
增韧剂
抗盐
高密度
Keywords
Ultra-deep well
High temperature
Cement stone
Toughening agent
Salt resistance
High density
分类号
TE256 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
基于硬约束和物理信息神经网络结合的天然气管网仿真新方法
被引量：
1
2
作者
金凤
郭祎
张岩
马秀云
刘斌
焦健丰
殷雄
徐海龙
宫敬
温凯
机构
中国石油大学(北京)机械与储运工程学院
国家石油天然气管网集团有限
公司
油气
调控中心
国家管网集团北京管道有限
公司
中国石油
华北油田公司油气工艺研究院
曼彻斯特大学化学工程与分析科学系
出处
《天然气工业》
北大核心
2025年第1期164-174,共11页
基金
国家自然科学基金面上项目“复杂供气管网大时滞非线性仿真模型构建与智能调控”(编号:52174064)
国家自然科学基金项目“面向大规模成品油管网调度的数据解析与优化融合方法”(编号:52202405)。
文摘
随着天然气管网互联互通成环成网,需要利用仿真技术模拟各种工况下的管网运行状态,以提升管网的供气能力,进而降低管网运行成本。现有的智能化仿真方法过于依赖数据驱动,忽略了天然气流动机理,导致精度与稳定性较差且结果不可解释。为此,从机理角度分析了天然气流动基本控制方程与管网拓扑结构,将机理信息耦合至深度学习的损失函数指导结构设计与训练,形成了天然气管网物理信息神经网络PINN(Physics-Informed Neural Network)仿真模型;然后描述了输入输出变量之间的耦合关系,设计边界条件嵌入训练硬约束模式,建立了硬约束和物理信息神经网络结合BHC-PINN(Boundary Hard-Constraint Physics-Informed NeuralNetwork)的模型,实现了天然气管网全时空状态的仿真监测。研究结果表明:(1) PINN模型将管道与拓扑结构的机理信息耦合进损失函数以提高模型的可解释性,并借助管网进出口冗余数据提高了准确性,实现了对管网压力流量的准确监测;(2)建立的边界硬约束模式,使神经网络的输出强制满足边界条件,得到的流量和压力仿真误差分别从2.1%和0.32%下降低至1.5%和0.082%,训练的效率和速度分别提高了48.5%和55.9%;(3) BHC-PINN能实现管网任意位置气体流动状态的观测,对于中间阀室压力的仿真最大误差为0.2%。结论认为,该新方法能准确仿真天然气管网内流动状态,增强了数据驱动模型的可解释性,并为天然气管网瞬态仿真提供了数据加机理混合驱动的新思路。
关键词
天然气管道
水力瞬态仿真
物理信息神经网络
硬约束模式
Keywords
Gas pipeline
Hydraulic transient simulation
PINN
BHC
分类号
TE832 [石油与天然气工程—油气储运工程]
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职称材料
题名
巴彦河套区块地层理化性质及钻井液优化策略
3
作者
李高峰
王建宁
王秀影
罗平亚
刘鹭
白杨
付志勇
机构
中国石油
华北油田
分
公司
油气
工艺
研究院
西南石油大学
油气
藏地质及开发工程国家重点实验室
油气
钻完井技术国家工程
研究
中心
出处
《钻井液与完井液》
北大核心
2024年第6期764-771,共8页
基金
国家重点研发计划课题“井筒稳定性闭环响应机制与智能调控方法”(2019YFA0708303)
国家自然科学基金联合基金项目“深层页岩气水平井井壁岩石结构强化及调控机理研究”(U23A2026)
+1 种基金
中国石油华北油田公司重大科技专项“河套盆地安全高效钻完井关键技术研究”(2024-HB-ZD0106)
四川省科技计划苗子工程项目“深层页岩气油基钻井液刺激逆转控制及机理研究”(2023JDRC0076)。
文摘
巴彦油田地层条件复杂,存在漏失、垮塌、卡钻等井下问题,影响了钻进效率。通过X射线、电镜和粒度分析等方法研究易失稳地层岩样的岩性、微观形貌和粒度分布。确定井壁失稳主要原因为钻井液对地层中微纳米裂缝的封堵能力不足导致滤液侵入使得临河组盐岩及石膏溶解剥落。因此针对上述情况,引入适用于巴彦油田失稳层位微裂缝的自研微纳米刚性封堵材料矿物树脂微粉XNZD系列及高分子柔性改性石蜡XNEP,以此来提高现场钻井液的封堵性能;引入自研胺基类复合物抑制剂XNYZ配合甲酸钾或有机盐提高钻井液抑制性能。研究表明,优化后的钻井液在缝宽为0.03 mm下的封堵滤失量降低了98%,线性膨胀率降低了82.9%,提高了现场钻井液体系的封堵性及抑制性,为巴彦河套临河区块复杂地层高效钻进提供了重要的技术支撑。
关键词
漏失
微裂缝
井壁失稳
微纳米封堵
钻井液
Keywords
Mud loss
Microfracture
Borehole wall destabilization
Micro-nano sealing
Drilling fluid
分类号
TE254.3 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
巴彦油田深层高温高密度韧性水泥浆体系构建
段永强
王秀影
罗玉财
罗敏
孙德
黄盛
李早元
《钻井液与完井液》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
基于硬约束和物理信息神经网络结合的天然气管网仿真新方法
金凤
郭祎
张岩
马秀云
刘斌
焦健丰
殷雄
徐海龙
宫敬
温凯
《天然气工业》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
巴彦河套区块地层理化性质及钻井液优化策略
李高峰
王建宁
王秀影
罗平亚
刘鹭
白杨
付志勇
《钻井液与完井液》
北大核心
2024
0
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职称材料
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