冲击破岩钻井提速技术研究现状与发展建议

提高钻井速度不仅是提高我国油气效益开发及深地勘探等方面的重要技术手段,同时对保障国家能源安全意义重大。冲击破岩钻井技术在国内外油田现场应用并获得了良好的提速效果,持续开展此类技术攻关有望攻克当下我国深地高温高压硬岩地层进尺低、提速难的技术痛点。介绍和分析了轴向冲击、扭力冲击和轴-扭耦合冲击辅助钻头破岩钻进技术方面的实践及发展动态。结合冲击破岩钻井技术现状,阐明了冲击辅助钻头破岩力学原理是冲击破岩钻井提速技术的关键问题,综述了国内外研究学者在冲击辅助钻头破岩物理实验、理论模型和数值模拟等研究方法上取得的科学进展。针对冲击破岩钻井提速技术的发展提出了相关建议,即加强在材料结构优化设计、智能化控制、多元技术融合和井场应用优化等方面的研究力度,为我国能源高效开发做出贡献。

疏松砂岩稠油油田钻井液提速技术研究

渤海绥中36-1、旅大5-2油田属于特高孔、特高渗储层,经过二次调整开发地层压力体系复杂,钻井过程中要钻遇到多种复杂地层,存在地层压力、地层状态、岩性和地层分层深度等不确定等因素,制约了钻井时效。为了加快勘探开发进程,研究和开发了钻井液提速剂,降低了钻屑对钻具的吸附,改变岩石表面润湿性,提高钻井液润滑性能,从而提高钻井速度。提速剂在渤海油田A6井、A9井、A12井、A18、A22井得到了应用,从应用的效果来看,试用的5口井平均倒划眼率比原来降低了21.6%。

多域特征提取结合AdaBoost的含未知故障提速道岔故障诊断方法

针对提速道岔未知新故障误判影响列车安全运行及道岔检修效率的问题,提出一种基于多域特征提取和自适应提升算法(Adaptive boosting, adaboost)的信号分析及故障诊断模型。首先,为了深入挖掘道岔的故障特征,分别从时域、频域及时频域提取故障特征,构造原始特征集;然后根据AdaBoost模型获得的特征重要度排序构造不同特征数量的分类模型,并利用模型分类精度进一步获得最佳特征子集;最后将最佳特征子集输入含判定机制的AdaBoost故障诊断模型,完成对提速道岔含未知故障类型的诊断,同时,通过对模型的再训练,实现了对现有故障诊断模型的自适应更新。结果表明:本文方法在有效提取故障特征,提高道岔已知类故障诊断精度的同时,可以有效地识别出道岔之前未出现的新故障。

大西高铁牵引供电系统提速方案研究

研究目的:大西高铁线下工程按时速350 km设计,时速250 km开通运营,拟提速至时速300 km。确定提速改造方案需对既有牵引供电系统供电能力及设备状况进行评估及校验,结合牵引负荷增长需求,按5 min、4 min追踪间隔对全线牵引网电压水平和接触网有效电流进行研究,通过牵引供电设施分布、牵引变压器容量和其他设备容量分析,确定设备补强方案;通过弓网仿真研究确定接触网系统张力,进而校核接触网基础容量及零部件的适应性并确定改造方案。研究结论:(1)经对既有牵引供电系统供电能力及设备仿真分析,既有供电设施分布满足提速要求,除西安北牵引变电所牵引变压器安装容量满足要求外,其余牵引变电所均需增容改造;(2)牵引变电所配电装置维持既有布置方案,对容量不满足要求的电流互感器和导线进行扩容改造;(3)接触悬挂线材维持既有型号,正线额定张力调整至28.5 kN+21 kN,同步改造部分接触网零部件;(4)本研究成果可为高速铁路牵引供电系统提速、达速及提质等类似工程提供借鉴和参考。

H盆地东部斜坡带钻井提速配套技术应用与实践

针对H盆地乌南次凹东部斜坡带存在着两套断层,地层倾角大,易井斜,井斜控制难,NT组、TBM组砂砾岩互层且段长,钻头易磨损等现场施工难题,通过分析邻井钻完井资料,优化井身结构,优选钻具组合及优化钻进参数,W60井应用扭力冲击提速工具+配套PDC钻头等高效钻井技术,增强了钻头的适应性,单趟钻进尺449.76m,提速效果突出,实现了防斜打快,并取得了较好的勘探成效。

钻井提速工具寿命的影响因素

钻井提速工具是提高深井硬地层机械钻速,达到降本增效目的的新型钻井工具。然而现场试验情况反映出该工具因使用寿命的因素导致提速效果不持久甚至发生井下事故。弄清导致钻井提速工具寿命降低的机理,并提出相应的解决方法以延长其使用寿命,是目前钻井提速工具研发的重要方向。

深层钻井提速工具寿命影响因素研究

随着全球能源需求的不断增长,深层钻井技术成为提高石油、天然气等能源产量的关键手段。在深层钻井过程中,提速工具的寿命往往受到多种复杂因素的影响,进而影响钻井效率与成本。为此分析了深层钻井技术的难点,重点探讨了提速工具使用寿命降低的表现及其内在失效原因,包括高强度下的疲劳破坏、钻井液化学腐蚀、固相颗粒冲蚀以及井下高温环境等。提出了延长提速工具使用寿命的技术对策,包括个性化钻头设计、钻井液体系优选、钻井工艺参数调整以及井身结构优化等方面。通过综合应用这些对策,有望有效延长提速工具的使用寿命,提高深层钻井的整体效率和经济性。

川东北通南巴复杂构造带气体钻井防漏提速技术

通南巴构造带受来自米仓山冲断构造带与大巴山弧形冲断构造带的构造叠加作用,断裂和裂缝都较为发育,该区块须家河组以上地层压力低,前期部署的井漏失严重且机械钻速低。文章通过分析应用气体钻井技术的必要性,以井壁稳定、地层可钻性及井眼净化能力适应性评价为基础,形成了以井身结构优化、注气/泡沫参数和钻具组合及钻进参数优化设计为主体的技术方案,成功应用13井次,不仅避免了上部地层井漏复杂,并且机械钻速平均提升6~9倍以上,为通南巴构造带超万亿方天然气的安全高效开发提供了技术保障。

既有万吨重载线路平面曲线参数对列车提速安全性的影响

为明确国内某重载线路平面曲线参数能否满足列车运营速度由80 km/h提高到90 km/h的安全性要求,建立两种主要车型C80及C64的多体动力学模型,选取未平衡超高、缓和曲线长度以及夹直线长度三种参数进行了仿真计算分析。结果表明:对于C80货车,在既有线路平面曲线参数条件下,轮轨动态安全性能指标均小于限值,可满足提速运行的安全性要求,其中缓和曲线长度超过70 m时轮轨相互作用的变化趋于平稳;对于C64货车,夹直线长度为10 m时,90 km/h速度下,轮轨垂向力超出安全限值,而该线路中夹直线长度为10 m的路段普遍存在,因此不满足提速运行的安全性要求。适当降低欠超高可改善轮轨动态相互作用力;选取合适的缓和曲线长度可改善轮轨动态相互作用并降低工程成本,建议取70 m;考虑到提速后以C64货车为代表的转K2转向架货车轮轨垂向力较大,夹直线长度不宜小于60 m。

大北1202井巨厚砾石层钻井提速技术探讨

针对山前构造盐上巨厚砾石层地层可钻性差、地层倾角大和稳定性差,造成单趟进尺少、井身质量控制难度大、钻头损坏严重和事故复杂时率高等技术难题,开展盐上巨厚砾石层钻井提速技术研究,通过建立地层可钻性分级模型、优选钻具组合和强化钻井参数等技术措施,确保大北1202井上部巨厚砾石层安全快速钻进,有效控制井身质量,砾石层段钻速创区块最优指标,为后期该区块砾石层钻井提速提供了借鉴。

顺北超深超高温油气藏钻完井提速关键技术

顺北超深超高温断控型油气藏地质条件复杂、埋藏深,地层温度高、强度高,钻完井过程中漏失、坍塌、气侵、井斜和仪器工具失效等井下故障与复杂情况频发,严重制约了该油气藏的高效勘探开发。为此,针对古生界钻速慢的问题,研究了地层可钻性,优选高效钻头和大扭矩长寿命螺杆,推广应用预弯曲防斜打快技术;针对储层温度高、定向难度大的问题,推广应用高温随钻工具,配套井眼轨道设计和井眼控制技术;针对窄间隙漏失问题,采用“随钻封堵+段塞堵漏”和高性能水基钻井液;针对漏溢同层问题,应用控压钻井和平推法压井技术;针对长裸眼固井质量差的问题,采用超高温固井水泥浆体系和配套工艺。综合上述技术,研究形成了顺北超深超高温油气藏钻完井提速关键技术。该技术在顺北不同条带6口井进行了应用,基本解决了超深超高温油气藏钻井提速困难、漏溢同存等问题,钻井周期同比缩短了55.0%,机械钻速提高了184.2%。研究结果为顺北超深超高温断控型油气藏高效勘探开发提供了技术支持。

基于运行安全性的某重载铁路既有货车提速可行性分析

为探究某重载铁路列车最高运行速度由80 km/h提高至90 km/h后既有货车的安全性能,评估提速的可行性,综合考虑列车服役条件、车辆及车钩缓冲装置结构,基于多体动力学理论建立多节连挂重载货车动力学仿真分析模型,并采用现场试验数据验证了模型的有效性,进一步通过仿真分析研究C80与C64K货车空车、重车的非线性临界速度,对比分析了C80与C64K货车提速后的动力学性能,探明了转向架关键参数对既有货车运行安全性指标的影响规律。结果表明,C80货车空车、重车的非线性临界速度分别为124,180 km/h,C64K货车空车、重车的非线性临界速度分别为92,112 km/h,C80与C64K货车空车的非线性临界速度较其重车分别下降18%和31%,空车运行时的稳定性较重车更差;当C64K货车以90 km/h的速度运行时,轮重减载率和侧架横向加速度均存在超限现象,而C80货车各指标均未超过限值;C64K货车转向架的一系悬挂导框横向间隙对其轮轨动力学性能影响较小,而C64K货车动力学指标随着一系悬挂导框摩擦系数的减小而增大。

深层钻井提速综合配套技术应用

DQ油田的XJWZ区块自开始勘探开发以来,钻井施工一直受到深部地层硬、地层温度高、岩石硬度大、可钻性差等方面的制约,严重影响了深层天然气勘探开发的步伐。为此在系统分析地层特点及钻井施工中的难点基础上,通过应用复合钻头施工、液动旋冲工具配合PDC钻头施工、防斜打直技术的应用,试验井机械钻速都有所提高,达到了钻井提速、提效的目的。

渝西大安区块超深层页岩气水平井钻井提速关键技术研究

针对大安区块超深层页岩气水平井钻井过程中存在难钻地层机械钻速低、旋转导向仪器高温下的故障率高和钻井周期长等技术难点,以大安页岩气高效快速开发为目的,分析了钻遇地层特征和钻井技术难点,通过井身结构优化、高效钻头优选、“铂金靶体”快速识别、水平段降密提速、油基钻井液地面降温、抗高温白油基钻井液体系及等壁厚螺杆技术等技术研究和使用,形成了大安区块超深层页岩气水平井优快钻井技术。该技术在渝西大安区块大安104H超深层页岩气水平井进行了现场试验,实际完钻井深6789 m,水平段长2406.13 m,平均机械钻速10.60m/h,较区块平均机械钻速8.12 m/h提高30.54%。结果表明,超深层页岩气水平井钻井提速技术可为大安页岩气高效开发提供技术支撑。

钻井提速技术在GT1井的综合应用

随着油气勘探开发向深层扩展,地层越来越复杂,钻井难度也越来越大,主要表现为地质情况复杂、地层可钻性差、钻头加压困难、对井下工具的抗高温性能要求高等,尤其是深部古老地层,机械钻速低,严重制约着深井钻井速度,增加了施工成本,因此提高难钻地层的机械钻速极为迫切。GT1井是一口重点风险探井,针对该井施工中存在的技术难题,通过井身结构优化、防斜打直钻具组合应用、个性化PDC钻头设计、提速工具优选等措施的综合应用,钻井速度得到有效提升,并创造了多项施工纪录。

贵广铁路提速至300 km/h基础设施适应性分析

贵广铁路提质改造工程是我国首次对运营高速铁路实施的全面提质改造项目,是国内首次对运营速度250 km/h及以上高速铁路在维持既有主要基础设施条件不变情况下进行的提速提质改造项目,也是国内首个列控系统由CTCS-2升级改造为CTCS-3级的高速铁路项目。本文从提速适应性分析入手,系统性提出了既有高速铁路提质改造研究思路。结合贵广铁路原设计情况及既有运营现状,科学论证在现状设施条件下提速提质改造的可行性,并针对既有设备参数、指标不满足现行规范要求的情况提出解决方案。研究成果可为类似高速铁路改造项目提供借鉴和参考。

既有高速铁路简支梁桥提速适应性研究与技术发展展望

为了探析既有高速铁路简支梁桥提速运营的可行性,明确简支梁技术发展方向,总结了我国高速铁路简支梁桥的技术发展历程,通过荷载效应对比分析、仿真计算和现场试验,研究了既有设计车速350 km/h桥梁结构提速适应性评估方法及评估步骤.结果表明:实际条件下既有设计车速350 km/h高速铁路简支梁桥上运行400 km/h列车时竖向荷载效应不超过设计值,结构受力安全;既有设计车速350 km/h高速铁路简支梁桥仿真计算和现场试验得出的提速条件下运营性能指标均满足规范要求,既有简支梁桥能够适应车速400 km/h运营条件;提出的既有高速铁路简支梁桥提速适应性评估方法和技术发展重点,可为相关工程实践和科研规划制定提供参考.

250 km/h高速铁路线路提速适应性研究及优化

时速250 km高速铁路是我国高速铁路网中的重要组成部分。既有时速250 km高铁提速,可有效提升我国高铁总体运输效率,优化完善高速铁路路网布局,实现全路效益最大化。根据我国时速250 km高速铁路的标准要求,通过仿真分析与理论计算等方法研究既有时速250 km高速铁路提速适应性。针对最小曲线半径、区间正线线间距、圆曲线/夹直线最小长度、缓和曲线长度、最小坡段长度、最小竖曲线半径等主要线路技术标准参数进行优化分析,结果表明:最小曲线半径维持现有标准,但需局部限速,并优化欠、过超高标准;现有区间正线线间距条件下,各项空气动力学指标都满足要求,维持现有标准;圆曲线、夹直线最小长度现有标准满足提速条件;缓和曲线长度受超高时变率控制,困难地段放宽至35 mm/s;最小坡段长度根据项目条件确定;最小竖曲线半径在竖向加速度分别为0.4,0.5 m/s^(2)条件下取值分别为20 000,15 000 m。

提速——注入经济新活力

速度是任何一种交通工具赖以生存和发展的重要因素。交通运输业的发展史实质上就是交通运输工具不断更新以及速度不断提高的历史。交通运输方式特别是带有强烈国家属性的运输方式速度的每一次提高,不仅改变了人们的旅行观念,而且还推动了交通运输业的进步和国民经济的发展。铁路技术进步的受益者不仅仅是铁路企业本身,更主要的是广大的民众和整个国家。铁路列车运行速度是铁路运输技术发展水平的重要标志之一。由铁路在国民经济发展中所处的特殊地位导致了铁路运输的载体——铁路列车速度的提高。它不仅可以为铁路企业创造更多的经济效益,而且必将为国家带来更大的社会效益。

接触网18号无交叉线岔提速改造工程实践

无交叉线岔是高速铁路接触网的关键设备,是受电弓在正、侧线之间转换的纽带,受电弓运行安全对弓网匹配提出了较高要求。贵广铁路实施提质达标改造施工,运行速度从现有250 km/h提高到300 km/h,重点对接触网18号无交叉线岔“小拉出值”布置改为“大拉出值”布置的改造项目进行论述。对2种布置方式的18号无交叉线岔结构、线岔与道岔的空间位置、弓网过渡匹配等进行分析,围绕既有高铁接触网施工安全和设备运行安全,从施工方案、施工准备、施工重难点控制等方面,归纳既有高铁接触网18号无交叉线岔提速改造中的重难点问题及其控制方案,可为类似改造项目提供参考。