大庆长垣油田水驱开发技术智能化实践与展望

数字化转型、智能化发展是老油田开发技术提档升级、提质增效的必要途径。全面总结了国内外油田开发技术智能化研究进展,介绍了人工智能技术在大庆长垣油田水驱开发中的应用进展及取得的重要成果,尤其强调了智能测井解释、智能井震结合储层预测、基于数据挖掘的注水优化调整以及措施井层智能优选等关键技术在提升油田开发效率、效果和经济效益方面的积极作用。通过技术创新,大庆长垣油田水驱自然递减率控制到7%以下,年含水上升值控制到0.2百分点以内,实现了特高含水后期油田的高水平、高质量开发。在此基础上,展望了水驱开发技术的智能化发展方向,指出应加快油气大语言模型的应用,加强实时动态监测技术的研发,并通过数字孪生模型、智能方案编制、注采智能优化等手段推动油田开发向更高水平的智能化转型。

基于二维散射变换的湖相碳酸盐岩储层厚度预测方法研究

济阳坳陷沙四段湖相碳酸盐岩受湖盆内沉积环境和构造运动等因素控制,储层厚度变化大,非均质性强,油气开发难度大.为了准确预测湖相碳酸盐岩储层的厚度,本文提出一种基于二维散射变换和随机森林的储层厚度预测方法.首先,引入二维散射变换提取地震时频属性,该变换是在二维小波变换的基础上,通过迭代小波分解和非线性操作来实现的.与传统的二维小波变换对比,散射变换提取的时频属性具有局部形变稳定性以及对噪声鲁棒性的优点,有助于提高储层厚度预测的准确率.在此基础上,在有限测井数据的条件下,利用随机森林算法建立多尺度时频属性与测井解释厚度之间的非线性关系,实现湖相碳酸盐岩储层预测.模型数据的预测结果表明,与基于传统地震振幅属性的厚度预测和基于二维小波变换的储层厚度预测对比,本文所提的厚度预测方法具有最优的性能.叠后三维地震数据的预测结果表明,与基于传统地震振幅属性的厚度预测和基于二维小波变换的储层厚度预测对比,本文所提方法的厚度预测结果与实际钻井数据误差更小,提高了储层厚度预测的精度,清晰刻画了灰礁、灰滩与灰泥等三种沉积亚相的空间展布,有利于后续井位部署和优化.

K_(1)峭度约束的地震频域反褶积方法研究

由于鄂尔多斯盆地近地表地形复杂多变,且地震波存在地层吸收等效应,导致采集到的地震资料品质较差,主频较低,纵向分辨率较差.频域反褶积方法是提高鄂尔多斯盆地地震资料分辨率的一项关键技术.目前,峭度是频域反褶积最常用的非高斯性度量.但是由于实际地层反射系数序列呈现尖峰、长尾分布,传统的峭度定义难以准确度量实际反射系数序列的非高斯性.与传统的峭度不同,K_1峭度能够充分利用概率密度的峰值信息来指示随机变量的非高斯性.因此,本文提出一种基于K_1峭度度量的地震频域反褶积方法,从而能够更加准确地判断反射系数序列的非高斯性.同时引入了定义于频率域上的两参数广义Beta母小波,可以使得本文所提方法能够更好匹配不同地震子波.最后,合成地震数据和鄂尔多斯盆地实际地震数据算例说明:本文所提的方法能够有效的提升低品质地震数据的纵向分辨率,尤其是多个相邻的细小反射系数.井震匹配结果进一步验证了本文所提的方法将原始地震数据的主频从25 Hz提升到35 Hz,有效地识别出多个含气薄储层,从而有利于后续的井位部署优化.

光伏硅弃料制备锂离子电池硅负极的性能

纯硅的导电性差,且纳米化、非晶化技术成本高。光伏行业用硅的产业化程度高、导电性好,弃料可在锂离子电池硅基负极实现再利用。以光伏硅弃料为原料,采用机械球磨法制备纳米硅和非晶/纳米硅材料。制备的材料均具有较高的可逆比容量和稳定的循环性能,以0.2 C在0.005~0.900 V循环100次,纳米硅剩余的比容量为2 123.32 mAh/g,非晶/纳米硅剩余的比容量为1 367.70 mAh/g。

氮气泡沫压裂优化设计与应用实践

苏里格气田地层压力系数低,部分区块水敏、水锁问题突出,常规水基压裂用水量大、压后排液困难,进而严重影响气井产能发挥,采用氮气泡沫压裂是该类气藏提高单井产量有效手段之一。为提升氮气泡沫压裂液整体性能、评价泡沫压裂液体系,应用闭式混砂车和微泡沫发生器等辅助设备、优选?88.9 mm施工管柱和“变冻胶液浓度+变泡沫质量+变粒径陶粒”的施工参数。在苏X井进行了氮气泡沫压裂现场试验表明,优化后的泡沫压裂液稳泡性能、造缝效率、携砂能力明显提升,与同区块常规胍胶压裂相比,地面最高砂浓度达1452 kg/m^(3),用水量减少62%,排液周期缩短47%,测试无阻42.9×10^(4)m^(3)/d,实现了用水少、携砂高、见气早的改造目的,在低压致密气藏的储层改造中显示出良好应用前景。

表面活性剂流体的空化-冲蚀耦合射流试验研究

为了研究赫姆霍兹空化喷嘴的射流机理,依据空化射流理论,以低黏度黏弹性表面活性剂(VES)溶液为介质,基于Schnerr-Sauer空化模型与DPM模型对赫姆霍兹自激振荡空化喷嘴进行流场仿真,对添加颗粒后的VES空化-冲蚀耦合射流近壁面流场特性与颗粒撞击壁面的运动特性进行了数值模拟,并通过淹没射流试验台开展空化-冲蚀耦合射流试验,探讨了VES溶液空化-冲蚀耦合射流对靶材的冲击特性。结果表明:相比于清水,VES射流能够提供更高的冲蚀速率,为清水冲蚀速率的1.37倍,达到3.29×10^(-3)kg/kg;同等条件下,空化喷嘴的冲蚀速率为7.47×10^(-4) kg/kg,略小于流线型喷嘴,但空化喷嘴对靶材的冲蚀凹坑直径为10.5 mm,大于流线型喷嘴的7.5 mm,并且空化喷嘴对靶材的的冲击形貌为V形,相比于流线型喷嘴的W形,更有利于钻井破岩。通过分析空化作用及流体性质对靶材冲蚀特性的差异,阐述了VES溶液空化-冲蚀耦合的射流机理,研究成果为基于VES的空化-冲蚀耦合射流辅助钻井以及提高井下破岩效率提供了新的思路。

航天器复合材料桁架连接增强方法与验证

大型航天器主承载复合材料桁架局部承受过大的轴向拉伸载荷时,存在接头与杆件拉脱破坏的风险。基于胶接桁架碳纤维分层破坏机理,提出了外套管增强胶接、锥面配合增强胶接和组合增强胶接3种连接增强方案,通过优化传力路径达到降低层间应力的目的。针对3种连接增强方案,投产了相应的试件开展性能测试。经试验验证,胶接增强设计方法能够有效提高承载能力33%~66%,极限拉脱力达到200 kN,可为大型航天器主承载桁架研制提供参考。

西北核技术研究所强脉冲辐射模拟装置近年发展综述

西北核技术研究所是我国强脉冲辐射环境建设的主体单位,成立至今自主成功研制了一系列大型辐射模拟装置,形成了具有我国自主特色的辐射环境模拟体系和技术体系。近10年来,随着应用需求的持续拓展,西北核技术研究所在辐射模拟装置及其技术方面取得了新突破。本文重点介绍了西北核技术研究所近年新建成的大型强脉冲辐射模拟装置,包括大面积脉冲γ射线试验装置“云光一号”、4 MV脉冲X射线闪光照相装置“剑光二号”及强脉冲X射线试验装置等,分析了感应电压叠加、快脉冲直线变压器、多型射线负载等方面取得的最新技术进展,提出了未来强脉冲辐射模拟装置建设及其关键技术发展的初步设想。

基于核聚类的砂岩图像孔隙分割方法

砂岩孔隙识别是研究孔隙结构的一个重要步骤,采用通用的图像分割算法不易得到理想的图像孔隙分割效果,为此提出了一种使用EfficientNetV2-S模型和核K-Means聚类技术对孔隙进行分割的方法。首先,获得砂岩图像的超像素集合,使用超像素方法预分割输入的致密砂岩图像,构建带标签的孔隙与非孔隙图像库;然后,应用EfficientNetV2-S模型提取砂岩图像的孔隙和非孔隙的语义特征,并结合迁移学习的方法,使用有限的砂岩图像的孔隙和非孔隙样本进行EfficientNetV2-S模型参数学习;最后,设计了一种基于K-Means聚类的区域合并方法——NTK-KCoP方法,根据超像素的语义特征、灰度特征和边缘特征构建目标函数,再由聚类结果合并超像素得到完整的孔隙区域。砂岩CT图像的实验结果验证了所提出的孔隙分割方法的适用性和有效性。

季节性冻土层埋地管道围岩稳定性分析

中国作为世界冻土大国,近一半国土含有不同种类的冻土,在油气管道的敷设过程中冻土、冻岩问题不可避免,因此研究埋地管道周围岩石稳定性十分重要。弹性模量是分析及评价岩石结构完整性与稳定性的重要指标,埋地管道围岩宏观及微观组成结构及分布特征等对岩石弹性模量有重要影响,目前研究存在一定不足。基于多孔介质表征单元体方法,建立了饱和冻岩弹性模量计算模型。利用所建模型,以砂岩体结构为例进行了模拟计算,分析了孔隙率、含水率以及通道构成系数等变化对岩石弹性模量的影响特性。结果表明:模型的弹性模量随孔隙率的增大呈下降趋势;当孔隙率恒定时,弹性模量随含水量的增大而减小,随通道构成系数的增大而减小。

井研-犍为地区难钻地层钻头优选及应用

井研-犍为构造位于川西南坳陷铁山-威远穹隆带构造西南部,陡坡寺、龙王庙、沧浪铺地层可钻性差,已钻8口井普遍存在钻井周期长、机械钻速低的问题。对难钻地层进行露头采集,进行岩石力学分析,认为前期对该地区地层抗钻特征认识不清楚、钻头选型针对性不强是导致机械钻速低的主要因素。针对目前该区块钻井提速面临的主要问题,定量评价了难钻地层的抗钻特征,提出了钻井提速优化技术方案:二开优选6刀翼聚晶金刚石复合片钻头配合大扭矩等壁厚螺杆,强化钻井参数,提升破岩效率;三开优选混合钻头,利用牙轮齿的冲击压入作用和聚晶金刚石复合片钻头齿的剪切作用,提升在难钻地层中的定向效率。通过实施上述方案,同JS103HF井相比,JS103-4HF井难钻地层平均机械钻速提高75%,三开钻井周期同比缩短50.6%,提速效果显著,对加快该区块的油气勘探开发进程具有重要意义。

矿井水酸碱度对遗煤氧化的影响及微观作用特性

为研究矿井水酸碱度(pH值)对采空区遗煤自燃特性的影响,采用平顶山煤矿的长焰煤,通过C600高精度微量热仪和气相色谱仪联用,分析低温氧化阶段衍生气体产气规律和热流曲线,并基于实验结果讨论其中的微观机理。研究结果表明:酸性水溶液浸泡显著促进了煤的氧化性能,且酸性越强,影响越大;碱性水溶液浸泡抑制了煤样的氧化性能;根据推断,认为可能是酸性溶液与煤中的矿物质反应,造成煤的孔隙率增大,促进了煤自燃反应的进程;而碱性溶液与煤样反应产生了沉积物,在一定程度上抑制了煤自燃反应。

支路开关自放电对大型多路并联FLTD脉冲源可靠性的影响

快脉冲直线型变压器驱动源(fast linear transformer driver,FLTD)是建设下一代大型Z箍缩装置最有前景的技术路线之一。大型FLTD脉冲源中数以万计气体开关的可靠运行是提高Z箍缩装置可靠性的重要因素。该文基于15 MAZ箍缩科学实验装置的FLTD脉冲源设计,采用Monte-Carlo方法建立考虑支路开关自放电及其载荷共享效应的FLTD脉冲源可靠性计算模型,分析开关故障模式及其触发策略对脉冲源可靠性的影响。结果表明,主支路开关自放电产生的故障电压会引起开关级联自放电,降低装置可靠性。若主支路开关工作系数设定在0.5~0.7范围内,FLTD脉冲源故障率可低于1×10^(-4)。此外,触发器及触发支路开关的高可靠性对于提升脉冲源可靠性至关重要,增加触发器脉冲数量、降低触发器自放电故障率能够有效提升脉冲源可靠性,当触发器脉冲数量提升至4倍后,FLTD脉冲源故障率有望降低至1×10^(-5)以下。研究结果为大型FLTD脉冲源的开关工作系数及触发策略的选取提供参考,具有重要的工程应用价值。

基于多特征融合自编码器的无监督地震相分类研究

地震相分类是地震数据解释中的一个重要步骤,是地震数据与沉积相的连接工具.为了提高地震相分类精度和减少对有限人工标签的依赖,本文提出了一种基于多特征融合自编码器的无监督地震相分类方法.首先,提出了一种混合卷积和变分编码的多特征融合自编码器,实现了地震数据中表征地震相的大量隐含特征提取.其次基于非负矩阵分解和K均值聚类实现了主特征分量分解和地震相聚类.实际地震数据应用结果和指标分析表明,本文方法提取的隐含特征趋于正态分布,且主特征分量中蕴含了不同地震相类别的响应,从而可以获得更准确的地震相分类结果.在渤海湾盆地东营凹陷古近系沙河街组湖相沉积中,清晰划分出了六类沉积微相的边界,有利于揭示三角洲沉积环境演变.

基于STFT-ECA-ResNet18网络模型的滚动轴承变负载故障诊断

针对传统方法处理变负载轴承故障诊断时存在的自适应能力弱,模型泛化性差的问题,提出了一种改进的基于深度残差网络的故障诊断方法。首先,将采集到的一维时间序列信号进行短时傅里叶变换得到二维时频数据,再利用二维卷积神经网络从变换后的数据中提取特征。然后,通过高效通道注意力机制获取通道全局信息并对其权值进行调整,以增强改进网络模型的泛化能力,使其在变负载工况下分类效果得到提高。最后,通过仿真对所提方法进行了验证,结果表明相比传统方法诊断效果改进明显。

全自动流水线式内镜清洗消毒系统设计

内镜的清洗消毒对于重复性的内镜手术而言至关重要。因此,内镜的清洗消毒需要有更高的效率以满足当前大量的内镜手术需求。为此,创新性地研发了一种基于可编程逻辑控制器(PLC)的全自动流水线式内镜清洗消毒系统。根据清洗消毒流程特点,设计了多槽流水线式结构。通过自动控制系统可完成符合国标和行标的检测、清洗、消毒、转运等流程。系统具备检修、急停和声光报警灯功能,可利用触摸屏实现信息记录和追溯。该系统能有效地提高清洗消毒效能、保证清洗消毒质量,从而缓解当下内镜使用紧缺的现状。该设计不仅提高了医疗器械的智能化、自动化水平,还对医疗设备的发展和研制具有开创性价值,因而具有广阔的应用前景。

12级LTD脉冲源触发支路气体开关击穿特性

12级串联太瓦级直线型变压器驱动源(LTD)采用内置时序触发新方法,对触发支路气体开关提出了低自放概率、低触发阈值、低抖动、触发延时可调的技术要求。介绍了自行研制的基于电阻均压/电晕辅助触发技术的气体开关结构和工作原理;建立了气体开关特性测试平台,完成了12只气体开关的老练和击穿特性测试;开关应用于12级LTD脉冲源级联触发实验,获得了不同工作电压、工作系数下的触发特性参数。实验结果表明:开关工作电压±60~±80 kV,工作系数60%~80%,抖动小于2 ns,500余发实验未发生自放电,实现了12级LTD脉冲源触发支路按理想时序依次导通,触发时序系数0.83~1.17范围内可调。

304LN表面沉积异质合金过程多组元传输行为数值模拟

目的探究在304LN不锈钢表面上激光沉积Stellite 6合金过程中的多元素传输机制。方法采用流体体积法VOF(Volume of Fluid),建立气-液两相传热传质激光沉积模型。模型中使用改进VOF法对熔池表面进行追踪,结合多组分传输模型与熔凝杠杆原则(Lever Rule),对异质材料熔覆界面的多元素传输进行模拟,采用扫描电子显微镜(SEM)与能谱仪(EDS)观察组织结构和元素分布,对比模拟结果分析多组沉积层宏观形貌和元素分布特征。结果沉积过程中,熔池的流动与材料导热对温度的传输起着重要作用,前端对流不断地将已熔化的基材金属运输至熔池中部,后端对流则将卷积的Fe元素和Co元素进一步混合。最终沉积层的宏观形貌平均误差为2.67%,主要元素Fe、Co、Cr的质量分数误差分别为0.64%、1.27%、0.31%。结论Fe元素浓度整体区域分布相对均匀,但在沉积层底部,Fe元素浓度迅速升高,Co元素浓度随沉积深度加深逐渐降低,Cr元素在沉积层中部富集的分布特性。该优化后的模型可以准确模拟异质合金沉积过程中的温度场、流场与质量传输过程。

四川盆地大庆探区油气勘探开发进展及前景展望

四川盆地发育海陆两大含油层系,油气资源潜力巨大,但整体探明率较低。为了顺应油气改革新形势,四川盆地部分区块于2017—2018年先后流转至大庆油田,近几年大庆油田在川渝大地不断突破思想禁区,海陆相油气并重勘探、刻苦攻关、深化认识,取得了一系列喜人成效。截至2023年底,海相下二叠统天然气已累计提交探明地质储量1114.59×10^(8)m^(3),同时计划在“十四五”(2021—2025年)和“十五五”(2026—2030年)期间在下二叠统累计提交天然气探明地质储量3000×10^(8)m^(3),为大庆探区的增储上产奠定坚实的基础;陆相凉高山组具备页岩油大面积富集成藏的条件,石油资源量为26.75×10^(8)t、天然气资源量为1.7×10^(8)m^(3),展现出亿吨级储量的勘探大场面,是寻找规模石油储量最为现实的领域;陆相须家河组致密气源储配置好、纵向叠置,形成大面积连片致密气藏,预测总有利区面积约为6200 km^(2),资源量为3.15×10^(12)m^(3),展现出万亿立方米的资源潜力,是四川盆地大庆探区未来规模增储上产的现实领域。

高含水老油田深度开发面临挑战及发展方向

高含水老油田是我国石油储量和产量的主体,对于保障国家能源安全、支撑国民经济社会高质量发展意义重大。在全面肯定中国高含水老油田重要战略地位的基础上,深入剖析高含水分类油藏开发现状,指出了实现高质量发展所面临的提高采收率、低成本高效开发及全生命周期绿色开发3大方面的挑战,明确了高含水老油田总体发展方向及核心关键技术,一是发展以“大幅度提高采收率”为目标的精准开发技术,二是发展以“智能高效”为目标的采油工程技术,三是发展以“高效、绿色、智能”为目标的地面工程技术。研究成果为中国高含水老油田今后较长时期的高质量发展指明了方向。