大位移井套管外壁磨损剩余强度变化规律研究

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作者 刘剑 李忠慧 +3 位作者 黄熠 胡棚杰 曹天宝 孟凡奇 《石油机械》 北大核心 2025年第4期132-138,共7页

目前针对套管磨损的研究集中在内壁磨损,但在大位移井下套管过程中,套管外壁磨损不可忽略,研究套管外壁磨损后剩余强度变化规律对套管柱强度校核具有重要意义。依据弹塑性力学理论,采用数值模拟方法建立了套管外壁磨损有限元分析模型;... 目前针对套管磨损的研究集中在内壁磨损,但在大位移井下套管过程中,套管外壁磨损不可忽略,研究套管外壁磨损后剩余强度变化规律对套管柱强度校核具有重要意义。依据弹塑性力学理论,采用数值模拟方法建立了套管外壁磨损有限元分析模型;结合第四强度理论,研究了不同外壁磨损深度、套管钢级、外壁磨损半径和套管轴向载荷对套管强度的影响。研究结果表明:在外挤载荷作用下,套管外壁磨损后von Mises应力最大值出现在磨损最深处的外壁上,且受应力集中效应影响,随着磨损深度增加,套管磨损区内、外壁应力不均匀分布明显加剧;随着磨损深度的增加,套管剩余强度逐渐下降,当磨损深度大于2.19 mm时,N80钢级生产套管均有损坏风险;在相同磨损深度下,磨损半径越大,套管剩余强度越小;轴向压应力可以增大套管剩余强度,轴向拉应力会减小套管剩余强度。所得结果可为套管磨损后的损坏提出预警,为套管柱全寿命周期强度校核提供参考。 展开更多

关键词 套管磨损 剩余强度 轴向载荷 大位移井 磨损半径 von Mises应力

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页岩油含油饱和度对渗吸采收率的影响规律研究 被引量：1

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作者 周旭 马超 +2 位作者 刘超 唐嘉婧 刘怡麟 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第1期73-78,87,共7页

为了明确不同含油饱和度页岩油对渗吸采收率的影响规律,以江汉盆地江陵凹陷的页岩样品为研究对象,采用渗吸实验研究了渗透率相近和逐渐增大条件下,含油饱和度分别为20%、30%、40%、50%时,岩心渗吸曲线的变化规律,并利用核磁共振技术分... 为了明确不同含油饱和度页岩油对渗吸采收率的影响规律,以江汉盆地江陵凹陷的页岩样品为研究对象,采用渗吸实验研究了渗透率相近和逐渐增大条件下,含油饱和度分别为20%、30%、40%、50%时,岩心渗吸曲线的变化规律,并利用核磁共振技术分析了渗吸前后岩心孔隙内油相信号的变化,最后对渗吸过程中的渗吸量和换油量进行了对比。结果表明:渗透率相近时,含油饱和度越高的岩心渗吸采收率越高;相比较而言,含油饱和度较高的岩心在渗吸初期的渗吸速率较慢,达到渗吸平衡所用的时间也较长;渗透率逐渐增大时,含油饱和度越高的岩心渗吸采收率越高,但此时较高含油饱和度岩心在前期的渗吸速率大于较低含油饱和度岩心。由于页岩的水化膨胀作用导致其在渗吸过程中的渗吸量并不等于换油量,而是大于换油量,且含油饱和度越高,两者的差值越大。研究结论可以为提高页岩油采收率提供理论参考。 展开更多

关键词 页岩油 含油饱和度 渗吸采收率 渗吸速率 核磁共振

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基于微米CT的钻井液浸泡复兴陆相页岩裂缝扩展演化

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作者 林德举 何淼 +2 位作者 周胜璇 许明标 周长铖 《钻井液与完井液》 北大核心 2024年第6期755-763,共9页

通过微米CT扫描技术对复兴陆相页岩高温浸泡前后裂缝表征及演化进行量化分析,开展了膨润土浆、Nanodrill水基钻井液和白油基钻井液浸泡不同时间的CT扫描实验,并分析了不同钻井液对裂缝演化的影响。研究发现,凉高山组岩样中裂缝更为发育... 通过微米CT扫描技术对复兴陆相页岩高温浸泡前后裂缝表征及演化进行量化分析,开展了膨润土浆、Nanodrill水基钻井液和白油基钻井液浸泡不同时间的CT扫描实验,并分析了不同钻井液对裂缝演化的影响。研究发现,凉高山组岩样中裂缝更为发育,不同钻井液对裂缝扩展的抑制效果有明显差异,随着浸泡时间的增加,膨润土浆浸泡10 d后岩样中最大层位裂隙占比为12.9%,明显高于白油基钻井液的6.13%,而水基介于两者之间。结合微观电镜实验研究了岩样浸泡前的裂缝开度分布,并对比得到浸泡10 d后的裂缝开度增长率,膨润土浆最大为61.6%,Nanodrill水基钻井液其次为52.1%,白油基钻井液最低为39.8%。进一步对裂缝长度分布进行量化统计得出,膨润土浆浸泡后,岩样中长度在50~100μm的大尺度微裂缝数量明显增多,而Nanodrill水基钻井液与白油基钻井液浸泡后岩样中大尺度裂缝数量基本不变。白油基钻井液对页岩裂缝扩展的抑制效果最好,Nanodrill水基钻井液次之,膨润土浆效果最差。研究成果对复兴区块陆相页岩地层高效安全钻井作业提供参考。 展开更多

关键词 钻井液 页岩 井壁稳定 微米CT 微裂缝表征

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大位移井套管磨损预测及剩余强度计算

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作者 曹天宝 李忠慧 +2 位作者 刘剑 孟凡奇 张武昌 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第24期10227-10234,共8页

在大位移井钻进过程中,由于水垂比大的特点,钻柱在井下运行形式复杂,造成套管内壁磨损严重,套管强度降低,极大地影响了后续钻井和生产作业。应用基于能量传递的套管磨损效率模型,采取分段法求取管柱侧向力,对套管月牙形磨损进行分析,并... 在大位移井钻进过程中,由于水垂比大的特点,钻柱在井下运行形式复杂,造成套管内壁磨损严重,套管强度降低,极大地影响了后续钻井和生产作业。应用基于能量传递的套管磨损效率模型,采取分段法求取管柱侧向力,对套管月牙形磨损进行分析,并依据API(American Petroleum Institute)最小壁厚法,简化月牙状套管磨损,建立套管磨损预测及剩余强度计算方法。利用该模型对南海某大位移井进行计算。结果表明:侧向力是影响套管磨损的主要因素,倒划眼对套管的磨损效果明显强于正常钻进。全井段磨损最严重的位置是狗腿角最大的井段,套管失效的风险最大,是采取防磨措施的关键井段。经计算该井四开作业完成之后,狗腿角最大处的套管磨损深度为1.15 mm,套管强度衰减至原始强度的58.24%,但仍能满足强度要求;该研究成果为南海大位移井套管磨损的防治提供了依据和参考。 展开更多

关键词 套管磨损 磨损机理 磨损深度 剩余强度 计算模型

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脉冲注水工具设计及冲蚀特性仿真研究

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作者 魏凯 方琼瑶 +3 位作者 孙华忠 汪洋 王晓燕 王范 《石油机械》 北大核心 2024年第1期98-108,共11页

为提高脉冲注水工具抗冲蚀能力,设计了一套实用可靠的脉冲注水工具。采用内部中空、无转动部件、不易藏垢的结构,应用CFD-DPM方法研究了不同开度和颗粒直径时两相流对导流孔-注水孔的冲蚀特性,分析了导流孔-注水孔的两相流和颗粒分布,... 为提高脉冲注水工具抗冲蚀能力,设计了一套实用可靠的脉冲注水工具。采用内部中空、无转动部件、不易藏垢的结构,应用CFD-DPM方法研究了不同开度和颗粒直径时两相流对导流孔-注水孔的冲蚀特性,分析了导流孔-注水孔的两相流和颗粒分布,明确了壁面的冲蚀分布规律和粒子数随冲蚀率的变化规律。当粒径增大时,沉淀效果显著,导流孔-注水孔内壁都发生了严重的冲蚀;导流孔-注水孔的最大冲蚀值随着颗粒大小的增加而呈指数级下降;粒子数对冲蚀程度起着主导作用。研究结果表明:在小开度的情况下冲蚀程度随着颗粒直径的增加而降低;当开度较大时,冲蚀程度先降低后增加。研究结果可为低渗油藏高效注水开发提供技术支撑。 展开更多

关键词 压力脉冲 脉冲注水工具 碟簧 压降 冲蚀 开度

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基于CNN-Attn神经网络的孔隙压力预测

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作者 唐凯 李忠慧 +1 位作者 曹天宝 胡棚杰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9335-9341,共7页

在石油和天然气的勘探开发中,人工智能模型被广泛应用于地层孔隙压力的预测。其中单一模型容易出现过拟合或预测结果不稳定的问题,在预测精度和泛化能力方面仍有提升空间。为了提高地层孔隙压力预测精度,基于深度学习技术,建立了CNN-Att... 在石油和天然气的勘探开发中,人工智能模型被广泛应用于地层孔隙压力的预测。其中单一模型容易出现过拟合或预测结果不稳定的问题,在预测精度和泛化能力方面仍有提升空间。为了提高地层孔隙压力预测精度,基于深度学习技术,建立了CNN-Attn神经网络地层孔隙压力预测模型。优选了5种测井和随钻数据,使用Pearson相关系数法验证数据与地层孔隙压力的线性相关性。通过对一维CNN的结构进行优化,使模型能够有效捕捉数据的局部特征,并与自注意力机制结合,增强模型对全局依赖关系的捕捉能力,从而提高模型的表现力和理解能力。为了验证该模型的预测精度,对巴彦区块两口井进行预测,预测结果的平均绝对误差均小于1 MPa,均方根误差均小于1 MPa,平均相对误差均小于1.3%,决定系数均大于0.9,比BP、CNN和LSTM模型精度高。该模型提升了地层孔隙压力预测精度,并为钻井安全性提供了数据支持。 展开更多

关键词 地层孔隙压力 智能预测 深度学习 卷积神经网络 自注意力机制

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玛湖凹陷砂砾岩地层抗钻特性预测及钻头优选 被引量：3

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作者 张武昌 李忠慧 +4 位作者 寿翔 刘伟 胡棚杰 张俊成 杨明合 《石油机械》 北大核心 2023年第3期9-15,共7页

针对玛湖区块百口泉组砂砾岩地层岩性复杂、钻头选型困难和钻井效率低的问题,选取该区块典型的砂砾岩岩样,开展了砂砾岩抗钻特性参数室内试验测试。通过对试验结果的数理统计分析,建立了基于测井资料的砂砾岩地层抗钻特性参数预测模型,... 针对玛湖区块百口泉组砂砾岩地层岩性复杂、钻头选型困难和钻井效率低的问题,选取该区块典型的砂砾岩岩样,开展了砂砾岩抗钻特性参数室内试验测试。通过对试验结果的数理统计分析,建立了基于测井资料的砂砾岩地层抗钻特性参数预测模型,绘制了玛湖区块砂砾岩抗钻特性参数剖面,分析了百口泉组地层抗钻特性参数的分布规律,并综合砂砾岩地层抗钻参数、比能法、机械钻速法和因子分析法开展了钻头优选和现场应用。研究与应用结果表明,玛湖百口泉组砂砾岩地层可钻性波动大,软硬交错显著,非均质性强,推荐选用具有高抗冲击抗磨损的MDI513和MSI613这2种PDC钻头,与邻井相比平均机械钻速分别提高30%和35%以上,钻头进尺分别提高14%和8%以上。所得结果可为类似于玛湖凹陷百口泉组的砂砾岩地层钻头优选提供参考。 展开更多

关键词 玛湖 百口泉组 砂砾岩 抗钻特性 钻头优选 机械钻速 钻头进尺

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基于矿物组分的岩石抗钻特性评价及应用 被引量：1

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作者 李玉波 李忠慧 +3 位作者 胡棚杰 孙文铁 朱旋华 刘剑 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第6期177-183,共7页

PL区块沧浪铺组地层岩石非均质性强,钻井提速困难,严重制约了油气勘探开发进度。因此,精确评价地层岩石的抗钻特性对优选钻头、提高钻井时效具有重要意义。本文采用BP-ANN模型建立了基于矿物组分含量的地层抗钻参数预测模型,首先基于实... PL区块沧浪铺组地层岩石非均质性强,钻井提速困难,严重制约了油气勘探开发进度。因此,精确评价地层岩石的抗钻特性对优选钻头、提高钻井时效具有重要意义。本文采用BP-ANN模型建立了基于矿物组分含量的地层抗钻参数预测模型,首先基于实验数据进行皮尔逊相关性分析,筛选模型输入变量;其次利用Leave-One-Out-Cross-Validation(LOOCV)数据集划分方法,以均方误差(MSE)、决定系数(R 2)和批次(Epochs)三种指标对BP-ANN模型进行训练并评估其性能;最后使用训练后的BP-ANN模型对该区域沧浪铺组地层岩石进行抗钻特性评价,在已有钻头的基础上,依据岩石抗钻参数优化钻头设计并应用于现场。研究表明:①训练后的BP-ANN模型可以准确预测PL区块PT101井沧浪铺组地层岩石的抗钻参数,预测精度大于90%;②基于地层岩石抗钻特性的钻头优化方案在PT101井取得了良好的应用效果,相较于邻井同层位钻头,平均机械钻速提高约110%,单个钻头进尺超过200 m,现场提速效果明显。文章研究结果可以准确评价地层岩石的抗钻特性,为钻头选型、优化提供理论依据。 展开更多

关键词 钻井提速 BP-ANN模型 矿物组分 沧浪铺组 研磨性 可钻性

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断溶体底水油藏不同隔板参数堵水强度影响规律 被引量：1

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作者 秦飞 张雯 +2 位作者 毛志强 陈立峰 曾慧勇 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第3期62-69,共8页

针对断溶体底水油藏开发过程中底水锥进导致油井含水率高、采收率低等问题,基于典型缝洞结构制作了二维断溶体底水油藏物理模型,开展了不同隔板参数对堵水强度影响规律的研究。结果表明,油凝胶相比于冻胶,自身力学强度大且与岩石壁面的... 针对断溶体底水油藏开发过程中底水锥进导致油井含水率高、采收率低等问题,基于典型缝洞结构制作了二维断溶体底水油藏物理模型,开展了不同隔板参数对堵水强度影响规律的研究。结果表明,油凝胶相比于冻胶,自身力学强度大且与岩石壁面的黏附性能好,堵水强度大,当注入量为0.1 PV时,突破压力分别为1.97 MPa和0.57 MPa。隔板深层封堵效果优于中层和浅层封堵,展布长度越大,堵水强度越大。在段塞设计上,双段塞隔板适用于弱底水油藏,三段塞隔板由于更能够有效抑制冻胶的运移,从而形成稳定的隔板结构,适用于强底水油藏。该研究应用于塔河油田TH102X井后,平均产油量从0.23 t/d增至0.76 t/d,取得了较好的降水增油效果。 展开更多

关键词 隔板参数 断溶体底水油藏 油凝胶 冻胶 堵水强度

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分解促进剂对水合物力学的特性影响分析 被引量：2

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作者 孙华忠 李忠慧 +3 位作者 熊青山 唐川富 王晓燕 李玉波 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期66-73,共8页

目的 在不同类型的分解促进剂作用下多级降压开采天然气水合物,研究水合物分解的力学性质对储层稳定性的影响。方法 采用不同有效围压、不同分解促进剂及其不同含量、焖井时间等多因素,通过多级降压分解,水合物沉积物储层岩石力学稳定... 目的 在不同类型的分解促进剂作用下多级降压开采天然气水合物,研究水合物分解的力学性质对储层稳定性的影响。方法 采用不同有效围压、不同分解促进剂及其不同含量、焖井时间等多因素,通过多级降压分解,水合物沉积物储层岩石力学稳定性性能影响效果评价和规律分析。结果 随着降压分解,水合物饱和度降低,抗剪强度和弹性模量逐渐降低,甲烷水合物沉积物呈脆性破坏。结论 分解剂含量越大,对水合物的力学影响越大;注入含量越大,焖井时间越长,水合物强度越低,分解剂对水合物强度减弱的效果越明显;醇类分解剂(乙二醇)比盐类分解剂(CaCl_(2))开采水合物更容易减弱水合物试样的强度,降低储层稳定性。 展开更多

关键词 水合物分解 抗剪强度 分解剂 应力-应变关系 一体化试验设备

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耐温热敏聚合物冻胶的制备及性能评价 被引量：3

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作者 胡煜 岳明 +3 位作者 郑伟 陈立峰 邓俊辉 刘靓 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期700-707,共8页

以丙烯酰胺/丙烯酰吗啉/N-乙烯基吡咯烷酮共聚物(AAN)为成胶剂、对苯二酚和乌洛托品为交联剂、硫脲为除氧剂、纳米SiO_(2)为高温稳定剂制备了冻胶,研究了聚合物、交联剂、除氧剂和高温稳定剂用量对冻胶成胶性能和热稳定性的影响。实验... 以丙烯酰胺/丙烯酰吗啉/N-乙烯基吡咯烷酮共聚物(AAN)为成胶剂、对苯二酚和乌洛托品为交联剂、硫脲为除氧剂、纳米SiO_(2)为高温稳定剂制备了冻胶,研究了聚合物、交联剂、除氧剂和高温稳定剂用量对冻胶成胶性能和热稳定性的影响。实验结果表明,聚合物链上伯酰胺基的水解是冻胶在高温下热稳定性差的主要原因,加入纳米SiO_(2)可有效抑制水解从而提高冻胶的强度和热稳定性。优化的冻胶组成为1.0%(w)热敏聚合物AAN、0.4%(w)对苯二酚、0.4%(w)乌洛托品、0.2%(w)硫脲、2.0%(w)纳米SiO2,该冻胶在165℃下的成胶时间为3 h,成胶后弹性模量为93.2 Pa,可在90 d内保持冻胶强度级别为H,脱水率小于5%;该冻胶对高渗通道有良好的封堵能力,封堵率在99.5%以上。 展开更多

关键词 冻胶 热敏聚合物 纳米SIO2 高温 缝洞型油藏

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基于有效牵引力系数的水力振荡器减阻效果评价方法 被引量：3

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作者 王学迎 张淙胜 +1 位作者 张恒 张菲菲 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期133-139,共7页

水力振荡器的优化设计和合理使用受到水力振荡器减摩阻效果评价标准不够完善的影响,为此建立了钻柱轴向振动传播模型,提出用有效牵引力系数评价水力振荡器的减摩阻效果,并基于此研究了有效牵引力系数的影响因素。研究表明:水力振荡器产... 水力振荡器的优化设计和合理使用受到水力振荡器减摩阻效果评价标准不够完善的影响,为此建立了钻柱轴向振动传播模型,提出用有效牵引力系数评价水力振荡器的减摩阻效果,并基于此研究了有效牵引力系数的影响因素。研究表明:水力振荡器产生的有效牵引力系数随着机械钻速的增加而降低;激振力幅值和振荡短节碟簧组刚度对减摩阻效果有较大影响,而激振频率的影响较小;有效牵引力系数随着水力振荡器离钻头距离的增加而先增加后趋于平稳,最佳的工具安放位置为有效牵引力系数达到平稳的第一个位置点。 展开更多

关键词 有效牵引力系数 水力振荡器 减摩阻 水平井 安放位置优化

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