WOB:一种新的文件检查点设置策略

实现分布 /并行系统容错的基础是单进程检查点设置和卷回恢复技术 ,而对进程活动文件状态进行保存和恢复则是这种技术的重要方面 .本文提出的延迟写策略 ,实现了对用户文件的检查点设置 ,有效地解决了在发生故障时用户文件内容与进程全局状态的不一致问题 .它对用户通明 ,并且通过优化设置内存缓冲区大小、时延隐藏等手段 ,使得这种策略在空间开销、正常运行时间、恢复时间等性能指标上优于其它方法 .

室外WLAN数据分流WOB工程实施模式探讨

文章分析了室外WLAN与基站共址建设中天馈系统安装方案、AP设备安装与取电方案、传输方案、覆盖区域及站点选择方案,并从数据分流和工程实施效果方面进行了成功案例分析,提出了WOB室外数据业务分流的工程实施新模式。

美国能源部地热钻井技术研发最新部署及干热岩开发示范创新实践

与其他主要的可再生能源相比,地热能是唯一能够提供基本负载电力的能源。干热岩是指不含原生水或含少量水的高温深部岩体,可通过水力刺激改造形成增强型地热系统储层,从而提取数量可观的地热能。干热岩型地热资源的开发面临两方面主要技术挑战,一是花岗岩和玄武岩等极坚硬岩石对机械钻速的限制,二是钻井所处地层温度超过随钻测量和旋转导向等工具电子设备的运行温度上限。近年来,美国能源部资助的FORGE计划犹他州项目为测试新的钻头技术和优化钻井作业流程提供了机会,以逐步提升机械钻速并降低钻井成本。本文综述了美国能源部地热技术办公室近年发展规划中对地热钻井技术研发的部署,重点分析了犹他州项目在钻井实践过程中对基于物理限制因素重新设计的工作流程的应用,总结了美国能源部围绕地热钻井技术开展的多次规划编制以及部署实施的相关项目涉及的主要领域,以及犹他州项目在探索和实践钻井作业流程优化方面取得的认识。

基于TDCSO优化CNN-Bi-LSTM网络的井底钻压预测方法

为了准确预测井底钻压,提高钻井效率、降低钻井成本,建立了融合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)和卷积神经网络(CNN)的混合模型。采用三角函数驱动的粒子群优化(TDCSO)方法对模型进行超参数优化,以提高预测钻压的精度;采用美国犹他州FORGE 58-32井和FORGE 58-62井的2个公开数据集对建立的模型进行验证,并采用平均绝对误差、均方根误差、决定系数和均方误差等指标进行模型性能评估。研究结果表明,所提出TDCSO-CNN-Bi-LSTM模型平均绝对误差、均方误差和均方根误差等3个关键性能指标较好,其中决定系数大于0.980,明显优于现有的LSTM、GRU、CNN-LSTM、CNN-Bi-LSTM等方法。研究表明,所提出的TDCSO-CNN-Bi-LSTM模型在井底钻压预测方面具有出色的准确性,能够实现实时监测,并与自动钻进系统集成,实现对钻压的精准控制,不仅提高了钻井效率,还降低了钻井成本,对未来的钻井作业具有重要的实际应用价值。

煤层气水平井钻柱摩阻计算与优化

煤层气的开发方式主要分为多分支水平井和从式水平井,由于两种生产方式均采用了水平井,因此钻柱在钻井过程中的摩阻和托压一直是业界关注的热点,但到目前为止,该问题仍未得到有效解决。为此,文章以大吉-吉县区块的深部煤层气水平井为例,通过对全井钻柱系统建立动力学模型和应用数值仿真方法进行水平井摩阻研究。研究结果表明:钻压对煤层气水平井造斜段的摩阻影响较大,其中小井斜造斜段的摩阻与钻压成反比,大井斜造斜段的摩阻与钻压成正比,稳斜井眼段的摩阻对钻压变化不敏感;受钻柱屈曲变形的影响,水平段钻柱摩阻上升10.2%。因水平井大井斜井眼段和水平段较长,因此煤层气水平井的总摩阻整体来讲与钻压成正比。文章通过建模和数值仿真方法,揭示了深部煤层气水平井各井段摩阻对钻压的敏感性,并可根据不同钻压条件下对井眼轨迹进行了优化,以此指导现场作业,降低井下摩阻,提高机械钻速。

近钻头钻压和扭矩的高精度温度补偿方法

获取近钻头工程参数对于钻井安全生产具有十分重要的意义。随着技术的发展,地面间接测量技术已无法满足实际钻井需求,通过井下直接测量的方式获取实时的钻压扭矩等参数是当前主要研究方向。为此,根据应变测量原理,提出了井下钻压扭矩参数测量的应变片粘贴方案和电桥测量方案。试验研究表明,机械结构自身的应变与外载之间存在非线性关系,并且在高温环境下非线性误差更加突出。为了提高测量数据的精度,通过简化温度、压力和电桥输出电压之间的关系,建立数学模型,利用耦合多项式变换矩阵对机械结构自身引起的变形误差进行软件补偿。试验结果表明,该方法使直接计算应变片受力的平均绝对误差从2.14033 kPa降低为0.27739 kPa,降低了约87%。该方法有效地减小了测量近钻头钻压和扭矩的误差。

随钻扩眼钻压分配规律的试验研究

随钻扩眼钻井技术可在全面钻进的同时实现裸眼井段的扩径,能有效减少起下钻次数、提高钻井效率。随钻扩眼过程中领眼钻头和扩眼器上钻压、扭矩的分配与地层岩石性质、钻井参数、钻具结构等多种因素有关,因此提出能反映实际随钻扩眼过程的理论或试验方案是钻压分配规律研究的关键。为了在室内试验环境下模拟实际随钻扩眼过程,设计并进行了全尺寸随钻扩眼破岩试验。设计加工了ø215.9 mm PDC领眼钻头和扩眼直径可调(242、260 mm)的试验用扩眼器,在钻头试验台架上进行了全尺寸破岩试验,研究了随钻扩眼过程中的钻压分配规律及其受岩石类型、钻压、转速及扩眼直径的影响。试验结果表明:钻压比和扭矩比随总钻压的增大而增大,随岩石强度的减小而增大,但基本不受钻速的影响;扩眼器刀翼切削区域攻击性越强,相应的钻压比越大。所得结论可为随钻扩眼作业的钻井参数和钻具组合优化提供依据。

连续管钻井个性化PDC钻头降扭机理及试验研究

由于连续管自身管径小、柔性大等特性,在进行井下钻进时容易导致摩擦自锁和管柱屈曲,存在钻压施加困难、进尺低下等问题。为提高连续管在低钻压情况下的钻进能力,个性化设计了连续管钻井专用小尺寸PDC钻头。通过单齿切削试验、水平井钻柱微钻头破岩试验、全钻头破岩试验开展小尺寸PDC钻头的降扭机理研究,对比不同齿形对破岩效果的影响。研究结果表明:在PDC切削齿前倾角较小时,破碎相同体积的岩石,宽刃齿所受切削力平均值比常规齿小10.35%~24.56%;同机械钻速情况下,宽刃齿钻头的扭矩小于常规齿钻头,最高降扭37.64%;同转速和钻压情况下,宽刃齿钻头最高降扭28.58%,钻压越大,降扭效果越显著。个性化设计的宽刃齿PDC钻头更适用于连续管实现低钻压、低扭矩、高转速破岩。研究结果可为改善连续管钻井技术在低钻压钻进时的适应性提供新的解决思路和理论支撑。

威远311.1 mm井眼优快钻井技术的难点与对策

四川页岩气311.1 mm井眼压力体系复杂,层位多变化不定,部分地层可钻性差,钻进过程中存在滑动托压严重、机械钻速慢、井漏、气侵、卡钻事故频发等问题,严重影响了整体勘探开发。通过该井段的大数据分析,基于地质特点和易漏、卡钻等工程难点,从井下设备、井眼轨迹、钻井液性能调整和钻井参数设定等方面,提高机械钻速。但目前地面参数只是在客观陈述机械钻速变慢,钻头处实际获取的参数并未可知。利用井下钻压、转速和扭矩参数,结合机械钻速和水力参数表现整合成一个综合参数,规避井下作业风险的同时,真实评定井下工作状态,建立多元钻井参数实时优化系统,形成智能钻井服务能力,从而实现优快钻井技术。

超短半径水平井造斜钻进特性研究

超短半径水平井技术是老井改造、油井增产和提高产能的重要方式,对实现油田老区块的二次开发具有积极意义。基于Drucker-Prager准则建立了三维砂岩模型,模拟柔性钻具侧钻造斜过程,研究不同曲率半径侧钻中表现出的受力规律,以明确柔性钻具在地层造斜钻进机理,厘清柔性钻具超短半径造斜机理。研究结果表明:超短半径水平井井眼曲率是柔性钻具所受侧向力、轴向力、滑动摩擦力、钻压传递及扭矩传递等因素共同作用的结果;柔性钻具所受侧向力与井眼曲率半径呈负相关,且井眼曲率半径越大,振动频率也就越明显,钻压消耗越大;轴向力与井眼曲率半径成正比,井眼曲率越小,摩擦和碰撞对扭矩损耗的影响越小;在超短半径水平井钻进中,应适当调整钻压、提高转速、增大排量和泵注压力,并提高井眼清洗效率,进而提高柔性钻具造斜效率及钻进速度。所得结果可为超短半径水平井钻井技术的现场应用及剩余油气和非常规油气开发提供理论支撑。

PDC高速切削水泥塞机理研究

针对连续管在钻井作业时因钻压高、转速低导致钻头磨损严重和钻磨水泥塞效果不佳的问题,基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为固井水泥强度准则,通过单轴和三轴试验得到固井水泥弹性模量、泊松比、内黏聚力和内摩擦角等参数,建立固井水泥本构模型,并用ABAQUS软件建立高速切削水泥塞二维有限元模型,在此基础上分析了倾角、切削深度和切削速度对破碎比功的影响。研究结果表明:高速下切削水泥塞产生细小且均匀的碎屑,较低的速度切削水泥塞产生块状或者带状的碎屑;倾角(5°~25°)和切削深度(1.0~2.5 mm)与破碎比功呈正相关,而破碎比功随切削速度的增大而减小,当切削速度为2.26 m/s时破碎比功最小,破碎水泥塞的效率最高。研究结果可为PDC钻头切削水泥塞提供理论支撑。

深水海底浅层喷射钻进过程中钻压与钻速关系

深水喷射法下表层导管过程中机械钻速与地层强度、钻头结构和水力参数等因素密切相关,钻压是影响机械钻速的主要因素之一。为了研究喷射法钻进施工过程中钻压与机械钻速之间的关系,开展了一系列喷射法下导管的模拟试验,来探索喷射过程中钻压与钻速的之间影响规律。通过对大量试验数据的处理和分析,建立了适合南海白云区域海底浅层的钻压与机械钻速之间关系模型。利用建立的钻速计算模型,在白云6-1-1井进行了现场应用。利用理论模型推荐出的最佳钻压和最大机械钻速数据与实测数据吻合良好。现场应用结果表明,文中研究成果能够为海洋深水喷射法下表层导管施工提供科学依据。

螺杆钻具输出特性分析

分析影响螺杆钻具压降和输出特性的主要因素及造成螺杆钻具实际输出扭矩和转速低于理论值的原因,从螺杆钻具的结构参数入手,考虑钻井液性能和钻压等外部因素的影响,建立螺杆钻具容积效率和机械效率的计算模型,从而求出在施加不同钻压情况下螺杆钻具的输出特性。从螺杆钻具工作效率、输出扭矩和输出转速与钻压的关系图,可以得出螺杆钻具输出特性的变化规律:在一定排量下,随钻压的增大,螺杆钻具的实际输出扭矩增大,实际输出转速降低,这主要是由漏失引起的。该研究成果为现场螺杆钻具选型提供了理论依据。

一种能有效提高机械钻速的水力振荡器

针对国内研发的工具无法满足"优、快"钻井要求的现状,研制了水力振荡器。该振荡器主要由动力部分、阀轴系统和振荡短节部分组成,将常规井下动力工具与特殊的阀相结合,把钻井液动能转化为沿钻具轴向的振动机械能,并把常规的旋转破岩方式改成钻压柔和变化的回转破岩,使钻具与井壁处于动摩擦状态,减小了摩阻,降低粘卡可能性,增加钻压,从而进一步提高破岩效率。室内试验结果表明,该水力振荡器能够实现压力脉冲从而激发轴向振荡所需压降。

定向井钻压传导计算方法

在定向井、水平井钻井过程中,钻柱摩阻的存在直接影响了钻压传导,井底钻压往往低于预定施加钻压,严重影响了钻井效率。因此,科学地进行钻压传导分析,准确地计算井底实际钻压是保证定向井快速钻井的关键。考虑钻井液对钻柱轴向力的影响,并结合定向井钻柱结构特点,分别对上部钻柱和底部钻具组合进行受力分析,建立了上部钻柱和底部钻具组合轴向力的计算方法。该方法可根据井口大钩载荷计算井底实际钻压,对于分析定向井钻压传导,指导定向井钻井施工,提高钻井效率具有重要的实际意义。

定向井滑动钻进送钻原理与技术

定向井和水平井钻进经常采用滑动钻进方式。地面间歇向井内送入钻杆是如何转化成井下钻柱对钻头的推进的?如何减小钻柱与井壁的滑动摩擦力给钻压带来的误差?现有的滑动钻进送钻技术各有什么优缺点?这些都是业界关心的问题。为此,把钻具送到井底并加上钻压,暂停地面送钻操作的工况作为研究区间,分析了井底的钻柱弹性、水力振荡器和液力推进器3种送钻原理。阐述了带井下动力的钻具组合、带水力振荡器的钻具组合和带液力推进器的钻具组合的滑动送钻技术,给出了地面钻进参数与井底钻进参数的关系。进而比较了3种送钻技术的特点:带井下动力的钻具组合在井底是依靠钻柱的弹性推动钻头前进;带水力振荡器的钻具组合依靠其产生的水力振动来降低钻柱与井壁间的滑动摩擦力,改善钻压传递效率;带液力推进器的钻具组合在其工作钻压区间,依靠活塞推动钻头前进。结论认为,带液力推进器的钻具组合滑动送钻技术最优,钻压可调、平稳,液力推进器可串联使用,钻进时可以活动上部钻柱。

随钻压力测量系统的研制与现场试验

井底环空压力与地层压力的平衡关系是影响钻井作业安全的重要因素。由于井下工况复杂多变,而目前通过水力模型理论计算所得的井底压力与实际压力值存在较大的误差。文中介绍了一种可以测量近钻头处钻压、扭矩、环空压力、环空温度及钻柱内压力等参数并将测量数据实时传输至地面的随钻压力测量系统(PWD)。依靠PWD的实时测量数据,可以实时修正井筒水力模型,解释井底工况,预测钻井事故。现场试验证明,该测量系统测量参数准确、工作稳定可靠。通过与存储式PWD测量数值对比,该测量系统有较高的测量精度,具有实时传输测量数据功能,可为钻井作业提供有力的技术支持。

水力振荡器在新场气田新沙21-28H井的应用

定向井水平井在滑动钻进时,托压、黏卡严重,如何提高滑动钻进钻压传递的有效性、减少钻具与井壁间的静摩擦,一直是待解决的技术难题。为此,分析了水力振荡器作用机理:通过一对阀门周期性的相对运动把流经动力部分的流体能量转化为压力脉冲,将该压力脉冲传递给振荡短节,由振荡短节带动钻具在轴线方向上进行往复运动,使钻具在井底的静摩擦变成动摩擦,既有效地实现了降低钻具摩阻,又达到了改善钻压传递的效果,且不影响MWD、螺杆钻具的使用。该工具首次在四川盆地西部新场气田的新沙21-28H井进行了提高钻速应用试验,在Φ172mm振荡器的上下位置各接入1根加重钻杆,以预防钻具轴线蠕动造成钻具应力破坏。结果表明:加接该工具的滑动钻进机械钻速提高了45.16%、复合钻进机械钻速提高了30.00%,取得了非常显著的效果。该工具的应用需充分考虑钻井设备的工作能力,最大限度发挥其潜力。

PDC钻头扭转振动特性分析及减振工具设计

为了抑制PDC钻头在钻进过程中的扭转振动,建立了PDC钻头的扭摆模型,对PDC钻头切削齿切削岩石时的受力情况进行了分析,得出钻压和扭矩之间的关系,分析了钻压的波动对PDC钻头扭转振动的影响,根据分析结果设计了PDC钻头扭转振动的减振工具,给出了工具中螺旋升角的设计准则。研究结果表明:钻压的波动会直接造成PDC钻头的扭转振动,且钻压的波动幅度越大,PDC钻头的扭转振动越严重。设计的减振工具是通过将一部分波动的钻压转换为切削扭矩的方式来实现钻头处扭矩的平衡,从而抑制扭转振动,工具中螺旋升角的取值与PDC钻头切削齿的后倾角相关且成反比。研究结果为抑制PDC钻头的扭转振动提供了理论依据。

定向随钻扩孔钻压分配及优化

深井大斜度井扩孔难题一直没得到较好解决,传统的方法是采用液力扩眼工具进行钻后扩孔。然而,钻后扩孔实践表明,随着井斜增加,钻后扩孔难度增大,钻后扩孔在定向井中一般在32°以内。为此,引进了53/4 in×51/2 in×43/4 in CSDR5211S-B2定向随钻扩孔钻头。扩孔钻头钻压分配关系对工具面稳定和机械钻速具有重要影响。介绍了定向随钻扩孔钻头特性,分析了钻压分配关系,并对钻压分配进行优化。优化后的钻压应用于塔河油田TH10410CH2井定向随钻扩孔试验。应用结果表明,根据扩孔钻头偏心部分所要求钻压,计算出定向随钻扩孔钻头施工最大钻压不超过40 kN;在20～40 kN钻压工况下,定向随钻扩孔钻进过程中无憋跳现象、工具面平稳、井眼轨迹平滑、机械钻速高,说明该井优化的钻压合理。