煤层气L型水平井电潜螺杆泵井清防砂工艺技术创新及应用

套管完井压裂投产的煤层气L型水平井出砂严重,倒置式电潜螺杆泵举升工艺受压裂砂影响故障频繁,影响了连续稳定排采,因此确定了倒置式电潜螺杆泵排采过程中由于压裂砂导致的故障点,并针对性创新应用了井筒内、导流罩及泵内清砂工艺技术,同时优化防砂管柱设计,确保了连续稳定排采。

提高煤层气直井动液面解释精度方法研究与应用

煤层气井动液面解释精度对于煤层气井精细化排采管控至关重要,本文对比了接箍法、音标法及声速法等测液面方法的优缺点,分析了影响动液面解释精度的主控因素为井筒温度和气泡段,从而提出了一种提高动液面解释精度的新方法。此方法综合考虑了影响动液面解释精度的各个要素,能够依据所解释液面较为准确地反映煤层气井的井底流压,克服了前期其它方法所存在的一系列问题,为煤层气井精细化排采管控提供保障。

一种流体驱动式管道检测机器人的结构设计与优化

为解决某一小口径服役中的长输管道漏点的定位问题,设计了一款以柔性材料制作塑封层的流体驱动式管道检测机器人。通过流压及管道内径变化判断并定位漏点,分析了推动机器人所需的压差与检测速度的关系,以最小压差为条件,提出一种基于确定流体密度的流体驱动式管道检测机器人结构设计。分析了管道对机器人的挤压力为除流体本身外的最大压差来源,对摩擦因数进行了测定,并通过仿真实验得到了机器人受到的压力。以此为条件,基于响应面法对机器人进行优化设计。在经过优化设计后,机器人在管道中受到的最大挤压力与机器人前后压差均减小了98.42%,平均速度提升了7.1%。实验结果表明:机器人在此长输管道中可完全实现悬浮态的平衡,从而最大程度地降低摩擦的影响,提高检测速度,缩短检测所需时间。使用双层锥角支撑设计塑封层的外部结构,可以使机器人在较小压差作用下前进,并对管道中的漏点进行检测。

基于NURBS曲面的管道三维成像技术研究

管道的三维成像是处理变形检测数据最直观但也是最复杂的方式,而曲面的三维重建算法是实现管道三维成像的关键。为此,基于非均匀有理B样条(NURBS)曲面的三维成像技术,通过管道检测数据反求双三次NURBS曲面的节点矢量与控制点,并对管道机器人在检测过程中可能发生的周向转动进行优化处理,使用C++编程语言与OpenGL生成管道的三维模型,并对比了相同变形管道中,是否考虑检测机器人的周向转动对于成像效果产生的影响。研究结果表明:基于NURBS曲面的三维重建算法对于管道局部变形(凹陷变形、挤压变形)的表面重构精度较高,其成像效果清晰、逼真,且考虑检测机器人的周向转动时,所生成的三维模型表面过渡更加圆滑。研究结果可为油气输送管道三维成像技术的进一步研究提供参考。

油气管道爬行机器人的设计及仿真实验

针对新建无流体管道、非常规流体管道、分支管道和逆流体流向管道等特殊工况下,传统介质推动机器人无法完成作业的问题,对能够适应特殊管道工况的油气管道爬行机器人进行了研究,完成了一种气动式爬行机器人的详细设计,包括结构设计和控制系统设计等.利用ADAMS虚拟样机软件对油气管道爬行机器人在U型和90°管道的动力学进行了仿真分析.结果表明,该油气管道爬行机器人具有一定避障和过弯能力,可以完成油气管道特殊工况下的检测和维修.

海底管道清管用新型水下发球装置研究

针对传统海底管道清管成本高和停输问题,设计了一种适合单海管清管的发球装置。该装置通过水下发出清管器,经过需要清洗的海底管道和立管,回到平台上的收球筒中。发球装置主要由快开盲板、发球单元以及连接单元3部份组成,其驱动液是来自采油树的甲醇。介绍了发球装置清管工艺流程以及每一部分的工作流程,并通过有限元法,对发球装置的关键零部件进行了强度校核。该装置可以解决单海管清管问题,对于完成海底管道清管作业,推动国内水下清管技术的发展,有一定的指导作用。

一种基于LabView的水质监测系统设计

本文在综述现有水质监测方法的基础上,设计了基于LABVIEW的水质检测机器人监测系统。结合模块化和一体化的设计思想,借助虚拟仪器技术,在人机交互界面实现了数据提取、数据分析、控制设计、位姿显示等功能。利用串口配置实现与下位机的无线传输通讯,实现对机器人的远程控制和检测数据远程传输,具有一定的实际价值。通过机器人性能试验,检验系统的可行性。

低液量挤注解堵技术在煤层气井产量恢复中的应用

沁水盆地南部樊庄-郑庄区块煤层气储层具有低压、低渗的特点。生产井在修井作业、邻井压裂施工过程中,受到压力波动干扰,易出现产气量下降,通过常规调参手段产气量无法恢复。通过分析生产井产量下降机理,提出了低液量挤注解堵技术,进行了现场实施,取得了较好的效果。本文总结了低液量挤注解堵的技术的适应性,认为低液量挤注解堵能够解除射孔井眼堵塞或近井筒附近的储层堵塞。

裸眼多分支水平井开发特征及主控因素

沁水盆地南部樊庄–郑庄区块裸眼多分支水平井总体开发效果不理想,低产井比例高、单井产量差异大,亟需查明主因,提高开发成效。基于研究区内十余年的开发实践,利用统计分析、回归分析等手段将产气特征归纳为持续高产、先高后低、持续低产3种类型。研究表明,含气量、渗透率、微幅构造、煤体结构是裸眼多分支水平井能否高产且持续稳产的关键地质因素,在同等富集条件下,渗透率大小是裸眼多分支水平井能否高产的关键;微幅构造与煤体结构决定了高产后能否持续稳产。低含气量、低渗透率、钻进过程分支垮塌、钻井液污染储层是持续低产井低产的主因。研究结果指导了裸眼多分支水平井工艺技术优化,大幅提高了单井产气量。

嗅觉受体基因和蛋白的研究进展

嗅觉感知的起始是由嗅觉受体(olfactory receptor,OR)被气味分子激活,引起细胞内的信号转导,将气味的化学信号转变成电信号,传到更高的脑部结构,完成气味感知。OR基因属于多基因家族,编码的嗅觉受体蛋白(olfactory receptor protein)属于G-蛋白偶联受体超家族,有7个跨膜区域。嗅觉受体蛋白在嗅觉识别气味及信号传导过程中起着重要的作用。

基于实践项目的机械设计课程设计创新探索

针对机械设计课程设计的普遍程式化,缺少创新意识的培养,我们对课程设计进行了基于实践项目的新方法探索。在课程设计过程中,基于一系列给定主题的实践项目,以学生为主体,对题目设置与教学过程做出了讨论与创新改良探索。以两位三档变速器的设计为例,说明了课程设计的过程和新方法。课程设计以项目为依托,以课程知识为基础,培养了学生的创新能力。

煤层气井在与煤矿重叠区高效开发模式的建立——以郑村井区为例

本文根据煤矿采掘步骤,以郑村井区为例,将煤矿重叠区划分为规划区、抽采区和采空区,分析各区域内煤矿对煤层气井影响规律,建立对应高效开发模式,一定程度上为煤层气企业提高了经济效益。

以实践项目为依托的大学生科技创新实施方法

为规范大学生科技创新过程,论文进行了基于实践项目的科技创新方法探索。在科技创新过程中,给定一系列科技创新项目,以学生为主体,引导学生开展科技创新,对题目设置与教学过程做出讨论与探索。以软体章鱼机器人的设计为例,以项目为依托,以课程知识为基础,说明了科技创新的过程和注意事项。

深水功能舱悬垂安装过程动力学仿真研究

针对新一代水下生产系统功能舱悬垂安装过程中缆索张力及功能舱的轨迹、姿态等动力学问题,利用ANSYS-AQWA有限元软件建模并模拟仿真。研究了功能舱悬垂安装过程中环境载荷参数及功能舱参数的敏感性。给出了功能舱悬垂安装过程中不同的环境载荷和功能舱参数对缆索张力、功能舱下放轨迹及姿态的影响。研究结果可为新一代水下生产系统功能舱的设计及悬垂安装工程提供一定的理论指导。

沁水盆地南部高煤阶煤层气水平井地质适应性探讨

沁水盆地南部煤层气水平井开发10 a实践表明,相同地质条件下不同类型水平井开发效果存在较大差异,亟需就水平井开发地质适应性进行深入研究。基于樊庄一郑庄区块水平井开发现状,通过生产数据统计分析,结合煤矿井下观察和室内实验,研究了水平井完井方式、储层改造方式的地质适应性。结果表明,地应力大小、方向和煤体结构决定水平井完井方式。水平井完井方式主要包括裸眼完井、套管或筛管完井等,在保证水平井井眼稳定的前提下采用裸眼完井经济效益最好。但埋深超过600 m时,煤岩承受的垂向应力大于抗压强度,裸眼水平井易垮塌,应使用筛管、套管完井;当埋深为600～700 m时,筛管水平井产量可达3 000 m^3/d以上,可用筛管完井;当埋深大于700 m,需要进行压裂,用套管完井。水平井井眼走向与煤层最大水平主应力方向之间夹角越小,井眼受到的有效应力越大,裸眼井眼越容易变形垮塌,应采用筛管、套管完井,当水平井井眼走向垂直于煤层最大水平主应力方向时,裸眼水平井产量最高,可以采用裸眼水平井完井。水平井井眼穿过碎粒、糜棱煤发育区,裸眼井眼易垮塌,裸眼水平井平均单井产气量仅1 000 m^3/d左右,而筛管水平井可以达到4 500 m^3/d左右,应采用筛管完井。煤层微观裂缝发育程度和垂向非均质性决定水平井是否需要压裂,微观裂缝发育程度可以用裂缝指数定量表征。当裂缝指数高于100时,筛管水平井产量一般高于3 000 m^3/d,开发效果较好;当裂缝指数低于100时,储层渗透性差,单井控制面积小,筛管水平井产量低于1 000 m^3/d,分段压裂后储层渗透率提高,产量达到7 000 m^3/d以上。煤层垂向上存在局部裂缝指数小于100的低渗层时,气体垂向渗流阻力大,筛管井产气效果差,需进行分段压裂,分段压裂水平井产量可达到8 000 m^3/d以上。

基于支持向量机的钻柱黏滑振动等级评估方法

为评估钻柱黏滑振动的严重程度,提出了一种基于因子分析(FA)与支持向量机(SVM)的黏滑振动风险评估方法。对仿真得到的扭矩数据进行时域与频域分析,提取信号的特征值,然后应用因子分析方法减少高维特征的冗余信息,获取特征向量,最后通过SVM对降维处理后的数据进行黏滑振动等级分类。研究结果表明:基于井口扭矩信号的SVM黏滑振动等级预测方法的整体预测精度超过80%,能够较准确地对黏滑振动强度等级进行预测。因此该方法是一个有效的黏滑振动等级分类方法,应用该方法能够有效地对钻柱黏滑振动等级进行识别,有助于司钻根据钻柱黏滑振动剧烈程度实时调整钻井参数,减轻黏滑振动产生的危害,提高钻井作业效率和安全性。

机电专业卓越工程师培养的实验教学改革探讨

通过对机电控制课程群结构和机械专业学生特点的分析,对机电控制课程群实验教学模式、实验内容、实验教学方法与手段及实验考核等方面的改革进行了探讨,提出了多层次及产学研相结合的实验教学模式,并对实验考核多样化的方法进行了说明。

煤层气田老井网立体开发方式探讨

为提高煤层气开发区块储量动用程度,当单井产量进入递减期后,需进行开发方案调整,通过调层或补层等措施实现增产稳产。在时间上,认为投产时应优先开发主力煤层,待进入递减期后,对次主力煤层进行补层合采;在空间上,结合开发动态,利用层次分析法,确定影响产量的主控指标及其权重,再对不同煤层求取各指标差值,归一化处理后精细确定井区的主力煤层分布特征;通过对地质储量与采出气量进行网格化处理,求取剩余储量分布特征,最终通过主力煤层分布与对应的剩余储量分布的叠加,确定最佳的开发顺序;并针对不同的开发顺序优化压裂和排采工艺。提出的煤层气老井网内立体开发方式,在樊庄区块郑村井区已取得好的应用效果,提高了煤层气采收率,实现了区块长期稳产,对多煤层发育的区块,该技术具有推广借鉴意义。

基于小波-BP神经网络的阀门内漏率量化方法

由于环境因素和载荷作用,阀门运行过程中会出现多种缺陷,进而导致阀门内漏。声发射技术具有检测速度快、检测方便及无需停产等优点,可以实现阀门内漏状态的定性与定量评价。通过试验采集了阀门内漏声发射信号,选择了8个特征参数作为特征集。将基于因子分析的降维技术用于阀门内漏声发射信号处理,实现了对阀门内漏样本特征集的降维处理。采用小波分解将已降维的样本特征集分解为4个特征子集。将小波分解后的样本特征子集输入误差反向传播神经网络模型,并通过平均绝对误差、均方根误差和皮尔森相关系数3项评价指标对模型结构进行了优化,优化后的模型对阀门内漏率的定量预测误差小于10%。研究结果表明,小波-BP神经网络模型可以实现对阀门内漏率的定量表征,并具有较高的鲁棒性。该技术可以为天然气阀门的安全运行提供技术支持。

煤层气L型水平井抽油机举升工艺应用研究

煤层气L型水平井主要采用水力管式泵、电潜螺杆泵等无杆举升工艺进行排采,但排采过程中水力管式泵地面设备故障、中心管漏失、卡泵等问题频发,电潜螺杆窜气烧泵问题严重且由于受大狗腿度的影响部分井无法下泵至合理排采井段。针对以上问题,本文进行了煤层气L型水平井抽油机举升工艺的研究应用,通过L型水平井水平井泵的针对性研发、抽油机举升系统设计选型、内衬油管防偏磨工艺及插接式简易气锚防窜气工艺的设计,确保了2口试验井的成功应用,为煤层气L型水平连续稳定排采提供了一种高效的举升工艺方式选择。