中国石化超深层钻完井关键技术挑战及展望

超深层是中国石化油气勘探开发的重要增储上产领域。针对超深层勘探开发需求和高温高压及复杂地质环境带来的工程挑战,中国石化持续开展关键技术攻关,在钻完井基础理论和方法、钻完井装备、高温井筒工作液、耐高温井下工具仪器和完井测试等方面取得关键技术进展,保障了120口超8 000 m油气井的安全钻探,钻深能力突破9 000 m,助推塔里木盆地顺北大型超深油气田建设、四川盆地海相特深层油气勘探开发突破,为保障超深层油气勘探开发提供了有力的工程技术支撑。随着油气勘探开发不断向更深层推进,技术升级转型需求日益迫切,需进一步夯实理论研究基础,突破耐高温关键工具仪器和井筒工作液,加快推进钻完井工程技术向数智化转型,为保障深层、超深层油气高效勘探开发和加快技术升级转型提供工程技术支撑。

以高端石油工程技术装备托起能源安全底气

石油工程技术装备是实现油气高效勘探经济开发的重要手段,随着油气勘探开发向深层超深层、非常规、地下新型资源(地热、干热岩、水合物等)拓展,石油工程技术装备面临更大的挑战和更高的要求。为了提升油气勘探开发能力,中国石化发挥一体化优势,统筹力量持续开展了深层特深层、页岩油气等关键钻完井装备研发,打造了一批高端技术装备,推进了核心技术装备的国产化,保障了油气勘探开发进程,为能源安全夯实底气。

采动覆岩裂隙演化的光纤监测耦合性及分带表征

分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空演化特征与光纤应变数据峰值点位置的内在联系。针对以往研究中光纤应变数据容易受光纤-岩体耦合关系影响,从而导致测试结果出现误差的问题,提出用岩体裂隙率表征光纤-岩体耦合关系的新方法。通过光纤-岩体耦合关系试验,得到光纤-岩体应变传递系数与岩体裂隙率之间呈线性函数关系,并采用二值化方法处理模型图像获取各区域裂隙变化量,分区域地计算出采动覆岩直埋光纤的应变传递系数,为进一步探究光纤应变数据峰值与采动覆岩垂直分带特征之间的关系提供了支撑。研究表明:光纤应变峰值点位置能用于关键层下方离层以及覆岩分带表征,利用构建的关键层下方离层及覆岩分带表征模型,结合峰值检测算法,得到关键层的位置分别为44、68、107 cm,以及垮落带、导水裂隙带发育高度分别为35、68 cm,算法识别结果与理论计算数值吻合,符合神东某矿的实际情况。

裂隙发育过程对采动裂隙椭抛带压实区的影响研究

采空区瓦斯抽采的关键是了解工作面上覆岩层裂隙的演化过程。为了研究综采工作面覆岩采动压实区演化规律,高效进行煤矿采空区瓦斯抽采工作,以神东某矿区2207工作面为原型,通过物理相似模拟实验,利用自主研发的覆岩裂隙监测系统将图像进行直方图均衡化增强和中值滤波去噪处理,获得二值化裂隙图像后利用分形理论定量描述裂隙率,对典型周期来压覆岩垮落裂隙率进行统计分析,建立了裂隙发育程度受工作面推进时间的时空函数和采动裂隙椭抛带压实区演变修正模型。结果表明:覆岩平均裂隙率变化符合DoseResp函数关系,裂隙的发育过程包括产生、扩展蔓延、压实闭合3个阶段,裂隙在产生、闭合这2个阶段发育速率较平缓,而在扩展阶段发育速率陡增。采空区上覆岩层裂隙场形成旧裂隙区、压实区和新裂隙区3个区域,裂隙发育周期的不同导致旧裂隙区与新裂隙区在发育状态、压实程度和空间形态上有着明显差异,这些差异导致了采空区覆岩非对称性下沉现象的发生。通过分析覆岩应力恢复与覆岩内部裂隙演变关系,进一步验证了采用DoseResp时间函数曲线可以很好的表现采空区上覆岩层裂隙异速演变特征。最后建立了考虑覆岩裂隙异速演变效应的采动裂隙椭抛带压实区修正模型,并结合现场工程实践,有效提高瓦斯抽取高位钻孔布置的准确性,为工作面的安全开采提供理论指导。

基于OFDR的采动覆岩铰接结构回转角度及“三带”变形表征研究

为了研究陕北某矿采动覆岩结构的光纤应变表征方法,基于12217工作面工程地质条件,分析了OFDR(光频域反射技术)的应变监测原理,在采动覆岩运动状态分区和分布式光纤应变监测原理基础上,建立了水平光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度的力学分析模型,推导出应变峰值宽度与岩层破断后所形成采动覆岩铰接结构回转角度的函数关系,定义了铰接结构回转临界角度的概念,提出了基于光纤应变特性和采动覆岩铰接结构回转角度的覆岩“三带”划分判据,并采用光纤应变表征方法对采动覆岩应变特征进行分析。结果表明:采动覆岩“三带”的不同变形程度与铰接结构回转角度的大小呈正比例关系,因此通过铰接结构回转角度划分“三带”范围是可行的;通过水平光纤应变峰值特性计算铰接结构回转角度,与二维物理相似模型试验的近景摄影测量角度相比,两者平均误差小于1°,验证了提出的光纤应变表征采动覆岩铰接结构回转角度的力学模型有效性。二维物理相似模型得到的垮落带高度和裂隙带高度与该工作面现场结果一致,与理论计算数值吻合,符合该矿实际情况。研究结果为分布式光纤监测技术表征采动覆岩变形特征的应用提供了新的研究思路。

断层突水灾变演化过程划分基础试验研究

断层突水严重威胁煤矿开采,灾害呈滞后性、隐蔽性等特征,掌握断层突水灾变演化机制、过程规律,对开展煤矿防治水工作具有重要理论指导意义。通过构建突水演变分析模型,分析了承压水导升路径和断层带演化特征。采用岩石应力−渗流耦合真三轴试验系统,结合声发射和数字散斑技术,配制含断层破碎带充填物的大尺寸类岩石试样,研究了双轴加载过程中含不同岩性和产状断层充填物的试样失稳破坏特征,获得了声发射事件和试样变形特征,最后采用改造升级的采动底板突水模拟试验系统和应力、水压、并行电法在线监测子系统,室内再现了采动断层突水演变全过程,获得了各监测参数演变特征。研究结果表明:断层带受开采扰动响应更强烈,更容易破坏失稳为承压水导升提供空间;断层充填物的性质决定了断层活化的强度和难易程度,将一定程度上影响断层突水的时空演化过程;断层尖端受流固耦合作用明显,断层带及隔水层产生的裂隙经历萌生—扩展—贯通阶段,断层与工作面的相对位置关系决定了断层演化带和底板破坏带对接的时空位置;根据承压水导升路径,将断层突水过程划分为“断层活化”“贯通导水”“‘双带’(断层演化带与底板破坏带)对接”3个灾变演化阶段,实现了断层突水演化过程的阶段划分。

我国普通高校开设研究生公共体育课程的困境与对策研究

我国普通高校研究生的体质健康是教育理念的第一位,这不仅需要在普通高校的公共体育课中得到保障,而且课外体育工作也需要得到重视。我国普通高校如何开设研究生公共体育课程成为了一个新的话题。通过了解部分我国普通高校研究生如何参与公共体育课程的视角,分析我国普通高校开设研究生体育课程的现状,可以找出普通高校开设研究生公共体育课程的困境并提出突围路径。

我国工业大麻专利领域布局分析

工业大麻具有较高的药用价值及商业价值,近年成为专利申请的热点领域之一。通过技术合作、技术领域及技术市场三方面分析我国工业大麻专利领域布局和江苏、山东、浙江、安徽、云南、黑龙江六省的前十位专利分类及数量看,工业大麻在医药及卫生领域的应用将成为专利申请的重点。

火麻保健酸奶关键工艺优化研究

在酸奶中添加火麻籽精制粉能增加其蛋白含量,改善脂肪酸构成比,增加ω-3多不饱和脂肪酸含量,令ω-3及ω-6的比例更加合理,更容易被人体吸收。基于此,对火麻保健酸奶关键工艺进行优化,对其进行酶解、乳化、均质、喷雾干燥、发酵,并在冷冻保存前加入质量分数为0.15%的1,2,3,4,5-戊五醇溶液作为保护剂,降低脱水过程对碱性蛋白酶活性的影响,将琼脂糖胶块放入质量分数为0.15%的1,2,3,4,5-戊五醇溶液中浸泡5 min以上,取出冷藏成琼脂糖胶块,以有效提高火麻酸奶的口感,增加酸奶的稳定性。

地质导向钻井技术在埕71-平4井中的应用

在水平井钻井中,通常采用地质导向钻井技术来提高井眼轨迹在油层中的穿透率。地质导向钻井是一项系统工程,需由钻井、地质、测井、油藏及录井人员共同参与、联合解决。结合地质导向钻井技术特征和在钻油层的地质特征、钻具结构、轨迹控制及实时地质曲线现场应用等实际情况,介绍了地质导向钻井技术在水平井钻井中的应用情况,论述了地质导向钻井技术在识别油层中的重要作用,提出了指导地质导向钻井施工的几点认识和建议。实践表明,地质导向钻井技术可实时准确测量油气层参数,在埕 71-平 4井应用中取得了良好的效果,水平井地质导向测量参数随钻解释系统为LWD实时曲线的解释提供了可靠手段,结果与电缆测井解释成果基本一致,具有较高的推广应用价值。

全球工业大麻专利申请情况分析

近年来,伴随工业大麻在化学、生命科学、医学、材料科学、工程技术等领域的迅猛发展,工业大麻成为热点专利申请领域。基于incoPat数据库,利用关键词设计检索工业大麻相关专利文献,分析全球工业大麻专利申请情况,发现国内外工业大麻相关的专利技术都经历了萌芽期、起步期和成长期三个阶段,其行业分布主要在医用或梳妆用的配制品,以及化合物或药物制剂的特定治疗活性等领域。未来,国外工业大麻专利技术将重点布局医用或梳妆用的配制品,食品、食料或非酒精饮料及其制备或处理等领域。国内将重点在化合物或药物制剂的特定治疗活性领域布局,也将在化妆品或梳妆用配置品的特定用途,层状产品,咖啡、茶的代用品及其制造、泡制等领域开展新布局。

导向钻井系统导向钻进水平井段的理论与实践

导向技术的研究与试验在胜利油田取得了圆满成功 ,获得了较好的试验效果 ,推广的 30 0余口井初步统计节约成本上亿元 ,经济效益十分显著。在水平井井眼轨迹控制施工中 ,导向钻井系统在斜井段和水平段的施工中均获得了显著的技术经济效益。在对导向钻井技术研究和指导水平井井眼轨迹控制现场施工过程中 ,对水平井段导向钻井进行了探索 ,应用加权残值法编制了导向钻具受力分析软件并着重对复合钻进增斜力进行了初步研究。在理论研究和现场实践中得到了一些有价值的结论 。

推靠式旋转导向钻具力学性能研究

旋转导向钻井系统在大位移井中得到广泛的应用 ,该项技术国内正处于研究阶段。结合国家 86 3项目“旋转导向钻井系统整体方案设计及关键技术研究” ,对设计出的偏置式旋转导向钻具组合进行了力学性能的理论研究 ,介绍了理论模型的建立和力学性能研究的部分结果 ,给出了推靠式旋转导向钻具的受力状态分析、井眼曲率预测、导向稳定器运行参数、井眼曲率和方向与导向稳定器偏心距和偏心方向的关系。可以为旋转导向稳定器的设计提供理论依据。

螺旋井眼的产生、危害和防止

井眼质量一般与井眼的光滑程度或扭曲有关,由于地层和钻具相互作用的复杂性,随着进尺的增加,曲率和挠率不断变化,因此,除非采取特别措施,实际钻出的井眼基本是螺旋井眼,它的形成造成了滑动摩擦力增大、钻压传递困难、滑动钻进机械钻速低、下套管阻力大、测井仪器下放困难、钻具失效快、井眼清洁困难、倒划眼切削新岩石等问题。为了减少建井费用、提高井眼质量,必须对螺旋井眼的产生、危害及其防治进行研究。介绍了这方面研究新进展、并探讨了螺旋井眼产生的机理、危害、预防措施和未来的若干研究问题。

复合钻进中导向钻具稳斜能力的研究

进一步提高导向钻井系统导向能力的关键是提高在整个斜井段复合钻进进尺的比例。应用加权残值法编制了导向钻具受力分析软件 ,着重对复合钻进增斜力进行了初步研究。用理论研究的成果指导现场实践取得了较好的效果。本文在理论分析的基础上结合定向井。

复合材料设备舱接头冲击损伤研究

高速列车在有砟轨道上运行时,动车组设备舱结构会遭到道砟、砂石等物体的击打,研究发现复合材料设备舱在运营中因为砟石等的冲击存在变形、击穿等损伤模式,对接头薄弱区域承载具有削减作用,故以复合材料设备舱为研究对象,通过子模型方法开展设备舱接头处的冲击失效行为研究,采用基于应变的改进三维Hashin失效准则和二次名义应力准则模拟结构体冲击损伤的现象。结果表明:冲击体初始冲击速度一定时,入射角度越大,冲击造成的凹坑深度越大,在45°入射角度时,结构体层间损伤值最大;冲击体入射角度一定时,冲击产生的凹坑深度随着冲击速度近似呈线性变化;在冲击载荷下,受冲击区域发生横向纤维失效和分层失效为主的损伤,在100 m/s冲击速度下,首次出现纵向纤维损伤,在150 m/s冲击速度下,发生横向纤维的损伤模式,设备舱接头结构继续承载。我国高速列车运营速度(100 m/s)和最高试验速度(134 m/s)均小于150 m/s的冲击速度值,故现役高速列车在冲击载荷下有足够的安全裕量。

气体钻井钻具组合瞬态动力学特性初探

钻柱转动时切向摩擦力会引起钻柱侧向位移,但采用钻井液钻井时其摩擦系数较小,因此该位移常被忽略不记。但在气体钻井时,其摩擦系数增大,该部分位移则不得不考虑。以弹性力学、材料力学为基础,考虑切向摩擦力对钻柱变形的影响,建立了转动钻柱在斜直井中三维瞬态动力学模型及力学方程,并采用龙格-库塔法求解方程数值,分析了钻井参数、滚动摩擦系数、滑动摩擦系数及井眼结构参数等对下部钻具组合变形的影响。分析结果表明:钻压增大,钻柱的变形量加大,钻柱变形节距减小,钻柱振动加剧,但对下部钻具的摩擦扭矩影响不大;井斜角增大,钻柱与井壁的接触力及摩擦扭矩增大,钻柱的变形节距减小;环空间隙减小,钻柱变形角增大,钻柱变形节距减小;钻井流体的密度越大,下部钻柱变形角越小;井斜角增大,不仅影响下部钻柱变形的大小,而且影响着变形方向。

预测微生物学在低温储存原料乳中的应用

随着冷藏设备的广泛应用,嗜冷菌及其耐热代谢产物成为影响原料乳质量和乳制品质量的主要因素。以奶站的新鲜原料乳为研究对象,研究春季原料乳中总菌落和嗜冷菌在不同储存温度下的生长情况。使用Gompertz模型建立4℃-14℃储存的原料乳中总菌落和嗜冷菌的生长动力模型,模型可以有效的模拟原料乳中微生物的生长情况。低温储存的原料乳中总菌数与嗜冷菌有一定的相关性。

对不同轴式下部钻具组合动态特性的初探与思考

地面驱动的带弯角或偏轴的不同轴式导向钻具和防斜钻具组合已经广泛应用于水平井、大斜度井、大位移井、分支井和直井钻进中。由于对该类钻具的动态特性和轨道控制理论研究不足,使得应用效果不稳定。欲较好地解决该类钻具的轨道控制问题,必须深入研究该类下部钻具组合的稳定性判别、钻具各点的运动状态判别和参数分析、钻具动力学分析的数学模型和井眼轨道预测方法。本文仅从问题的性质、可能遇到的问题和解决问题的可选途径等方面进行了初步探讨。

专家决策支持系统在石油工业中的应用与发展展望

专家决策支持系统,即智能决策支持系统(IDSS),是将人工智能(AI)和决策支持系统(DSS)相结合,应用专家系统(ES)技术,使DSS能够更充分地具有并应用人类专家的知识,通过逻辑推理来帮助解决复杂决策问题的智能化DSS。目前IDSS的研究、应用现状是:单项应用多,综合应用少;理论研究多,实践应用少。IDSS在石油工业中的应用已逐步渗透到石油勘探开发的各个环节中,然而随着勘探开发难度的加大,石油勘探开发和石油工程技术等领域面临的技术决策难题日益增多,因此应进一步积极探索IDSS技术应用,为研究人员提供数据支持与成果共享,为决策人员提供准确可靠的决策依据和决策工具。石油行业IDSS建设是个非常复杂的系统工程,应遵循"架构先行、先易后难、边建边用、集成创新"的原则,首先作好系统的架构规划和技术选型,然后分步实施,逐步完善。