基于CDIO-OBE理念的完井工程课程教学方法改革探究

完井工程是石油工程本科专业的主干课程之一,针对传统教学方式在石油人才培养中的现状及教学中存在的问题,提出基于CDIO-OBE理念的完井工程课程教学设计与实践,以提高学生自主学习、创新实践和团队合作的能力。该文通过对课前-课堂-课后三个教学活动阶段的方案设计,从理论教学、实践教学、考评模式等方面对完井工程课程教学模式进行创新,初步形成“课前线上预习、课堂理论学习、课后拓展实践和以赛促教”的教学模式。在CDIO-OBE特定理念背景下的教育过程,帮助学生树立职业道德、团队精神和分享意识,为应用型人才培养模式创新提供参考和启示。

新型射孔动态仿真模拟及适用性评价

射孔完井技术的发展与完善对油气田的高效测试和开采具有重要的现实意义和实用价值。但低渗透储层(如低渗煤层)采用常规聚能射孔完井时,存在压实损坏带,导致渗流阻力大、产能降低等问题。为改善低渗透储层的开发效果,提出了自清洁、后效体等新型射孔技术,但其射孔效果、适用性等问题尚不明确。基于LS-DYNA的显示时间积分算法及流固耦合机理,形成地层-水泥环-套管-射孔弹动态射孔有限元模型建立方法,制定了不同射孔技术条件下动态射孔数值模拟方案,建立了不同射孔技术的有限元模型,并开展了不同射孔技术动态射孔仿真模拟研究,基于数值模拟研究结果,对2种射孔技术的适用性进行了分析研究。结果表明:自清洁和后效体射孔较常规射孔孔深有所下降,但孔径较常规射孔扩大15%左右。孔深和孔径与抗压强度、弹性模量、围压成反比,与孔隙率成正比,负压对单一射孔效果的影响较小。针对中孔低渗、低孔低渗油气藏,自清洁、后效体射孔技术孔道容积较常规分别增大9.55%、12.23%左右,射孔效果突出。上述研究结果可为自清洁与后效体射孔技术的设计与应用提供理论支撑,对两种射孔技术的发展及其对低渗储层(如低渗煤层)油气井的增产有着重要的意义。

大数据背景下“地热钻井工程”课程教学方法改革研究

基于大数据背景,通过计算机、通信网络、数据库和多媒体技术的集成,形成一种全新的知识传播模式与学习方式。通过调研分析地热钻井工程技术所涉及的产品和技术方向,结合地热田企业钻井生产岗位的实际需求,构建合理的“地热钻井工程”课程教学内容体系。根据教学内容特点选择相应的教学方法,结合教学内容、实验室情况及学生动手能力,设计合理的实践环节。通过实践探索适合学生的学习内容和实践方式,形成了以学生为中心的课程教学模式,为培养工科创新型应用人才提供了参考。

不同储层射孔参数适用性评价技术研究

射孔参数对油气井产能有着重要的影响,目前对射孔参数的优选大都基于单因素分析,缺乏多因素的综合分析评价。笔者应用有限元模拟的方法,开展不同储层条件下射孔参数对井口流量影响规律的分析研究,首先建立射孔完井储层压降的几何模型,进行射孔后流体流动模拟研究,得到均质储层、各向异性储层、裂缝性储层的射孔参数、各向异性参数及天然裂缝参数对储层压力场及渗流场的影响规律。定量计算孔深、孔密、孔径、相位角、污染带深度及污染程度等参数与井口流量的关系,并设计不同储层不同射孔方式下射孔参数多因素分析的正交实验,得到每种工况下的井口流量。然后利用灰色关联理论分析在不同储层条件、不同射孔方式下各参数与井口流量之间的灰色关联系数,进而对各参数进行适用性评价,并形成射孔参数优化设计软件。保证套管抗挤毁能力降低不超过5%,以射孔完井产能比最大为目标,针对实际射孔参数组合,结合F油田进行射孔参数优化,给出了不同储层、不同射孔方式下射孔优化方案。最后对射孔参数进行敏感性分析,得到射孔深度、相位角、孔密的变化对定向井产能的影响规律,随着孔深、孔密的增加水平井日产量和累产量均逐渐增加,45°相位角时油井日产量与累产量均高于0°相位角。基于有限元模拟的正交实验实现了射孔参数的多因素综合评价,灰色关联法提高了射孔参数权重的可靠性,本研究为射孔参数合理范围优选提供依据。

分阶段多方位的石油工程专业研究生科研创新能力培养

石油工程专业具备明显的多学科交叉和技术密集性,针对该专业研究生的科研能力培养问题,提出构建分阶段的协同育人机制,以期对行业特色明显的工程类专业研究生创新能力培养提供经验借鉴。

深水高温高压气田双层套管射孔技术可行性模拟试验

陵水25-1气田天然气资源丰富,该区块深水、高温、高压并存,完井作业难度大,若采用单层套管射孔完井,不能保障所有气组高效开采,亟需开展双层套管射孔工艺专项技术攻关。双层套管射孔技术可行性模拟试验设计通过高温高压双层套管穿透性能简化试验和常温常压双层套管射孔地面全尺寸试验两部分进行测试和验证射孔作业相关参数。基于高温高压工况双层套管射孔模拟试验,确定了高温高压对射孔孔径和孔眼深度的影响规律,获得了高温高压工况下孔深的折减系数;基于双层套管射孔地面全尺寸模拟试验,研究了不同工况下射孔穿透性规律,建立了炸药量与穿深/孔径的量化关系,并进行了射孔孔径差异影响因素的量化分析。通过高温高压折减系数,分析了双层套管射孔效率量化影响规律,模拟试验证明了双层套管射孔的可行性,对陵水25-1气田高效开采具有借鉴意义。

双层套管射孔产能预测模型数值模拟研究

基于双层套管射孔后形貌的量化表征指标,在考虑多因素的情况下建立“多孔介质渗流+射孔孔眼内自由流”的耦合产能模型,并应用ANSYS数值模拟软件进行建模求解;设计多组数值模拟实验,在数模结果基础上利用最小二乘法对正交实验数据进行多元二次非线性回归,建立了各参数与双层套管射孔完井产能比之间的定量求解模型;用射孔末端缩小比来表征双层套管射孔内外层套管孔径变化对产能的影响,对经典油气井产能预测模型进行修正完善,建立了双层套管射孔产能预测的理论模型,进而通过分析各参数对其的影响规律优化了射孔参数。该研究对双层套管射孔参数的优选有一定的指导意义。

基于肠-肝轴理论探讨NAFLD进展与肠道菌群的联系

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是世界范围内最常见的肝脏疾病之一,影响全球30%的人口,可以表现为单纯性脂肪变性、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝纤维化、肝硬化或肝细胞癌(HCC),后期严重影响患者的生活质量。然而多项研究结果均表明,肠道菌群失调可参与对肝脏的多重攻击,并在NAFLD的发病机制中起关键作用。本文重点讨论了基于肠-肝轴理论,肠道菌群与NAFLD不同进展阶段的关联,探讨其在NAFLD治疗中的潜在意义。

自进式旋转射流钻头破岩效果

利用有限的排量实现高效的破岩效率并尽可能增大径向水平井眼的延伸能力是实施新型径向水平井技术的关键,射流钻头的性能是该关键技术要解决的首要问题。在多孔射流钻头的基础上,设计研制了自进式旋转射流钻头,分析了其工作原理,并通过试验对自进式单孔旋转射流钻头、自进式单孔直旋混合射流钻头、自进式多孔旋转射流钻头以及自进式多孔直旋混合射流钻头随时间、射流压力和喷距的破岩钻孔规律进行了研究。研究结果表明：当喷距范围为9~12 mm、射流压力为20~35 MPa时,在相同的射流压力和喷距条件下,自进式多孔直旋混合射流钻头的破岩效果优于自进式多孔旋转射流钻头,其中1＋4孔的多孔直旋混合射流钻头的破岩效果最好。设计得到的新型射流钻头可以提高径向水平井的钻进速度。

水力喷射径向水平井钻井水力参数计算及优选方法

在前人研究基础上,应用室内实验的方法,修正了高压软管压耗计算方法,建立了泵压计算模型,以最大射流冲击力为目标,综合考虑钻进与携岩需要的最小排量和管线的承压能力,优化了径向水平井钻井作业的排量。结果表明:高压软管段压耗在循环系统总压耗中占有较大比重,修正后高压软管压耗计算值与实测值最大差值仅为实测值的5. 08%,可满足工程计算要求;采用最大射流冲击力标准,初步形成了径向水平井钻井水力参数优化设计方法,根据此方法,可得到径向水平井施工的最优排量,从而得到其他最优水力参数。可为水力喷射径向水平井技术现场配套设备和施工参数的选择提供依据。

水力喷射侧钻径向水平井眼延伸能力

径向水平井钻井技术的一个主要指标是水平井眼的延伸长度。根据水力喷射侧钻径向水平井技术的特点,基于流体力学、计算流体力学及射流动力学等理论,对射流钻头自进力进行了理论分析,建立了径向水平井眼极限延伸长度的计算模型,分析了摩擦因数、后向孔眼个数、后向孔眼直径、后向孔眼扩散角和流量等参数对径向水平井眼极限延伸长度的影响。结果表明:改变系统的后向孔眼个数、后向孔眼直径和流量,可以使径向水平井的极限延伸长度发生明显改变;改变后向孔眼扩散角,只能在一定范围内改变径向水平井的极限延伸长度。所建立的模型和得出的规律可以为径向水平井的施工设计及射流钻头结构优化等提供理论指导。

径向水平井自进式旋转射流钻头流场特性分析

为解决径向水平井钻进过程中破岩效率和自进能力的问题,设计了一种自进式旋转射流钻头。运用数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型对所设计射流钻头的内外流场进行了三维流动特性分析,并分析了射流钻头结构参数对喷嘴流场特性的影响规律,进一步优化了自进式旋转射流钻头。结果表明,自进式旋转射流喷嘴外流场的轴心速度在喷嘴中心线上的速度最大,随着径向半径的增大,轴向速度迅速减小;切向速度沿喷嘴径向呈现出经典的"N"形分布,有利于增大射流破碎岩石的深度和破碎面积;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离;自进式旋转射流钻头导向叶轮的螺距和导叶数量,对射流速度有着重要的影响;喷嘴直径对射流流场特性的影响较大。经过优化,得到射流钻头的叶轮螺距16mm,导叶数为2,喷嘴直径为1mm。

硼酸铝晶须增强ZL109Al复合材料的界面反应性

采用挤压铸造法制取了硼酸铝晶须增强ZL109复合材料。利用高温DSC,XRD和SEM对复合材料界面反应进行了分析。研究表明:9Al2O32B2O3wZL109复合材料界面反应的发生取决于合金元素和复合材料经历的温度。Mg是影响界面反应的一个主要因素,其与硼酸铝晶须相互作用生成界面产物MgAl2O4,Al能够与晶须发生反应,O对界面反应起促进作用,而Cu,Ni则不参与界面反应;制约界面反应的另一主要因素是温度。并得出复合材料中的界面反应进程:温度高于690℃时,Mg和Al均能与硼酸铝晶须发生反应;而当温度降低至449～690℃时,则仅有Mg与晶须进行相互作用。

拟除虫菊酯与有机磷农药混合溶液的光敏降解

研究了胺菊酯、甲醚菊酯、丙烯菊酯和氯菊酯以及甲基１６５０、毒死蜱、乐果在高压汞灯照射下的光解速率及其混合物在光解过程中的相互影响，结果表明光解速率顺序与农药的种类有关；两种不同类型杀虫剂共存时将改变彼此的光解速率，发生光敏作用，有机磷农药对拟除虫菊酯光敏作用的顺序是甲基１６０５＞毒死蜱＞乐果；有机磷农药的摩尔吸光系数与光解速率及敏化作用能力存在一定的相关性。光解产物的检测表明有机磷农药主要通过￣３Ｏ＿２机理来敏化拟除虫菊酯光解的。

N-取代烷基异喹啉季铵盐的缓蚀性能

合成了四种N-取代烷基异喹啉季铵盐,并用极化电阻、极化曲线和电化学阻抗法研究了它们的缓蚀性能。结果表明,N-取代烷基异喹啉季铵盐通过几何覆盖效应起缓蚀作用,具有较好的缓蚀效率,在铁表面上的吸附符合Brockis-Swinkel等温式。四种N-取代烷基异喹啉季铵盐以平卧形式吸附于金属表面,每个分子在金属表面吸附时分别取代8、10、12、12个水分子。在低浓度时,缓蚀性能随链长的增加而增加。

陶瓷质晶须及其在复合材料中的应用

具有优异力学性能和物理性能的晶须是发展现代非连续增强复合材料的新一代高性能增强剂。综述了陶瓷质晶须的性能、生长机制、制备方法的研究;探讨了陶瓷质晶须在复合材料中的应用,指出了陶瓷质晶须及其在复合材料应用中存在的问题以及今后的研究方向。

锁定钢板治疗桡骨远端粉碎性骨折疗效分析

目的探讨锁定钢板在治疗桡骨远端粉碎性骨折中的应用和效果。方法 2007年1月至2010年1月诊治98例桡骨远端粉碎性骨折,按AO分型均为C2或C3型骨折。锁定钢板治疗30例,手法复位石膏托外固定68例。结果 Gartland-Werley评分来评定患肢功能,显示闭合复位石膏固定组的优良率为82.4%(56/68),切开复位锁定钢板固定组的优良率为93.3%(28/30)。结论锁定钢板治疗桡骨远端粉碎性骨折固定牢固,能早期功能锻炼,尤其适用于老年骨质疏松患者。

农药光解平均波长量子产率的测定

本文报道一种以高压汞灯复合光为光源测定农药平均波长量子产率的方法。该方法的光量计为草酸铁钾，通过光量计测得光源的照射强度。以气相色谱分析农药降解的残余浓度求得反应速率常数，用紫外分光光度计测定农药在确定波长下的摩尔吸光系数，并与该波长光强相乘进行积分，计算出十二种农药的平均波长Φ．本法所得结果更接近于自然光下的结果，更适合应用于实际环境中。

硼酸铝晶须增强铝基复合材料的研究

综述了硼酸铝晶须增强铝基复合材料的制取工艺、性能特点、研究现状；并对当前复合材料研究当中存在的一些问题以及某些需要深入研究的方向进行了探讨。

金属基复合材料界面反应的表征与测量

界面反应对金属基复合材料的性能有着极其重要的影响。精确表征、准确测量对控制和改善复合材料的性能有着重要的理论指导意义。为此，综述了金属基复合材料界面反应表征及测量的方法与技术。