基于BIM的小半径长跨T梁架设方案研究

为解决超小半径预制T梁架设难度大、安全风险高、空间位置受限、常规架桥机无法架梁等问题,开展了基于BIM虚拟仿真的超小半径T梁架设方案优选研究,首先利用BIM技术建立桥梁结构、架桥机、运梁车、临时结构等构件LOD400高精度模型,其次利用BIM技术直观性、可出图性、模拟性等特点,对多种架设方案的可行性、优越性及安全性进行三维可视化仿真分析。通过不同方案多个极限状态下的研究,确定最优方案,根据仿真分析结果确定架桥机的结构尺寸和相关参数要求,指导厂家生产架桥机以满足架梁要求。最后总结出了一套利用BIM虚拟仿真技术进行多方案比选及优化的方法和流程。以官新高速西安互通B匝道预制T梁架设为依托,进行超小半径预制T梁架设方案比选及优化应用,发现该方法具有方案可执行性强、安全风险前置、结构验算实时联动、技术交底可视化等优势,从而验证了BIM仿真技术指导超小半径曲线梁桥架设方案编制的可行性和优越性。辅助解决了该项目T梁架设难题。该方法可为后续地形起伏大、受限空间下的超小半径预制梁桥架设提供借鉴。

超短半径水平井完井工艺技术研究

针对超短半径水平井完井工艺技术问题,本次研究首先对超短半径水平井技术进行简单介绍,在此基础上,对超短半径水平井完井工具及防砂完井工艺技术进行了研究,以期能够为推动超短半径水平井完井工艺技术的进一步发展提供理论参考。

多体柔性筛管水平井眼下入阻力分析

柔性筛管是超短半径水平井防砂的重要防砂工具,对于柔性筛管下入阻力的研究,有利于提高超短半径水平井技术的完井作业能力,提高采油效率。基于多体动力学理论,建立了柔性筛管井下运动时的数学模型,推导了筛管通过弯曲段的临界参数以及井下摩擦力的计算方法。采用ADAMS软件对柔性筛管进行仿真模拟,并基于柔性筛管的结构参数进行了动力学分析,确定了影响柔性筛管延伸能力的主要因素,揭示了在有限推力下,筛管单元长度以及井下作业环境对多体柔性筛管延伸长度的关系曲线,并给出了提高延伸能力的推荐方法。结果表明:较低的摩擦系数有利于提高井下柔性筛管的作业长度;在许用单元长度范围内,存在一个下入阻力最小的筛管单元长度的区间范围,能使多体柔性筛管的延伸能力达到最大;考虑井下柔性筛管摩擦力的累积速度,对柔性筛管进行局部减质量能达到提高延伸长度,同时降低作业成本的效果。研究成果可为提高水平井眼中运动柔性筛管的极限长度提供借鉴。

大直径大坡度连续超小半径转弯TBM关键技术研究及应用

为解决抽水蓄能电站交通洞、通风洞开挖断面大、水平转弯半径小、纵坡坡度大且变化频繁,常规TBM无法施工的难题,以抚宁抽水蓄能电站交通洞和通风洞为背景,分析大直径、超小半径转弯、大坡度隧洞采用TBM施工的重难点,从整机方案选型、关键部件设计、出渣方式创新等方面入手,设计一种大直径大坡度超小半径转弯TBM。实践证明:1)在抽水蓄能电站进厂交通洞和通风洞采用大直径超小半径转弯TBM施工切实可行,且具有施工效率高、环境破坏小、绿色低碳等优点;2)采用双护盾主机并结合锚喷支护形式创新集成设计的TBM能够适应大直径超小半径转弯工况;3)在双护盾TBM的支撑盾上集成设计钢筋排存储系统方案可行;4)“旋转栈台+胶轮自卸车”的出渣运输体系能够解决大坡度、连续多次超小半径转弯工况下TBM出渣及物料运输难题,且施工成本相对较低,故障率相对较少,但其影响TBM掘进速度,出渣时阻碍物料运输及人员通行,不利于文明施工;5)在连续超小半径转弯、大坡度工况下采用组合式皮带机出渣的方案是可行的,且组合式皮带机出渣方案在提高TBM掘进速度方面具有突出的优势,但其皮带跑偏调整技术和“多级控制、顺序启停”的控制系统有待进一步研究。

超小半径段TBM硬岩掘进参数及刀盘研究施工技术

TBM施工具有快速、高效、安全等优点,但同时存在施工断面小、地质岩石复杂多变、转弯半径超小等施工难点。重点以浙江永嘉抽水蓄能项目进厂交通洞TBM在30m超小半径曲线施工为例,对超小半径段TBM硬岩掘进施工、掘进参数及刀盘进行深入研究,总结出刀盘高转速、低贯入度,掘进高推力、低扭矩的掘进参数选取原则,研究出加强刀具与围岩适应性,合理选择刀具,采用调整刀盘刮板座结构、易损件改用耐磨材料、优化刀盘喷水结构等刀盘升级措施保证刀盘刀具使用寿命。形成了一套超小半径段TBM硬岩掘进参数及刀盘研究施工技术。

元坝区块超深长水平段水平井钻井关键技术

元坝区块新部署实施一口钻多个生物礁气藏的超深水平井,面临陆相珍珠冲段、须家河组等难钻地层,钻速慢、长兴组易漏失、钻井周期长等难点,还面临小井眼长水平段轨迹控制困难、打孔衬管下入到位难度大等难题。通过井身结构优化设计,定向钻井工具选型与优化轨迹控制方法,研选与地层特性匹配和满足复合钻井的钻头,配套高性能钻井液,完善超深井管柱下入技术,形成元坝超深长水平段水平井钻井关键技术,顺利完成了元坝第一超深水平井元坝102-5H小井眼水平段长1464 m和井深8425 m施工。钻井周期237.38 d,与元坝前期钻井周期最短井元坝102-3H相比,井深增加697 m,钻井周期缩短15.87%,平均机械钻速提高23.88%。

Φ120 mm柔性筛管球铰接头结构强度分析与优化

球铰连接柔性筛管的接头强度直接影响着柔性筛管的下入能力,运用ADAMS软件,在柔性筛管下入阻力估算的基础上,进行了Φ120 mm柔性筛管球铰接头强度研究以及关键参数分析。基于多体动力学理论,建立了阻力计算模型,通过理论分析与模拟计算相结合的方法,分析了井下柔性筛管阻力变化趋势,并使用ANSYS有限元软件研究了球铰接头在不同摆动角度时的受力变化,揭示了球铰接头的关键结构参数以及对接头强度的影响规律。结果表明:球形接头的结构强度能满足井下作业时的自重拉伸载荷;球铰的摆动角度对接头连接处受力变化明显,且危险截面位置不同,随着摆动角度增大会加重接头的承受负担;影响接头强度的关键影响因素包括接头边缘壁厚、边缘处的倾斜角度以及球头厚度,对其进行了优化处理,不仅能有效增强接头的力学性能,还提高了造斜段通过性。研究成果可为柔性筛管的优化设计提供参考。

小曲线半径段连续刚构施工技术研究

结合工程实例研究小曲线半径段多跨连续刚构桥挂篮施工技术。论文分析了连续刚构悬臂浇筑自由端在日照温差、风速作用下的变形和位移,掌握了连续刚构桥的变形规律,从而实现了连续刚构施工平面线形及挠度控制。同时在工艺上采取装配式托架,挂篮4%横坡调整,轨道采用分段设计等技术创新手段,实现了小曲线半径多跨连续刚构桥线性控制,提高了挂篮使用的稳定性及小半径挂篮转弯等技术要求。

基于超多小半径平曲线的主干线公路改造设计研究与实践

为了提高主干线公路的交通服务水平,加强对公路的改造升级。对实际工程案例进行介绍,分析了工程的基本情况、交通量、旧路面结构、病害和现有的建设条件,提出小半径平曲线主干线的改造设计方案。文章比对了三种不同的路面结构设计方案,根据经济效益和功能性能考虑,采用旧路整治铣刨加铺结构。最后,介绍了关键节点的设计情况和对重点部位进行可靠性验算。本项目的设计方案满足业主方对于使用功能要求、经济效益及施工工期需求。

顶进框架桥铁路线路架空加固设计

本文以前场二路下穿既有货场铁路专用线为背景,论述了钢便梁线路架空加固及纵挑横抬线路架空加固方案的选用与设计分析。验证了本项目实施的可行性及合理性,以期为类似项目的设计提供参考。

不利条件下盾构近距离下穿地铁出入口施工技术研究

富水砂层、超小半径、全曲线、大坡度等不利施工条件下,盾构近距离下穿既有地铁车站出入口面临孔隙水压大、土压平衡难以建立、掘进姿态控制要求严格、既有建筑物保护标准高、成型隧道易发生管片破损与渗漏等多方面问题。施工过程中要通盘考虑多方因素、加强技术指导,确保安全下穿。本文以某城市不利条件下盾构近距离下穿既有地铁车站出入口施工为例,提出了一系列具体技术措施。

超短半径辐射分支水平钻井技术在韦5井的应用

为提高产量、完善扩孔和钻进等工艺措施,决定利用辐射分支水平井技术对韦5井进行改造。为确保该井的安全快速完钻,从减小扩眼扭矩防止钻具憋跳入手,研制了单轴牙轮液压伸缩式扩眼器;对转向器系统的高压密封可靠性和钻管再入可靠性等都进行了改进,实现了转向器一次下井可完成尽量多的水平井段的钻进任务;射流钻头采用固定式导流叶轮,在钻头无旋转部件前提下实现射流旋转,通过控制射流旋转程度来满足射流扩展和钻大直径孔眼的需求。钻井结果表明,大直径扩孔和水平钻进工艺有了突破性进展;转向器工具一次下井连续钻出了3个分支井眼。韦5井是国内单井眼长度最长、水平分支井眼数量最多和钻井周期最短的一口井。韦5辐射钻井的成功再次展示了超短半径辐射分支井钻井技术的应用前景和潜力。

山区公路小半径曲线事故黑点案例分析

根据实际事故黑点的行车实验,表明在事故黑点处,汽车的侧向加速度增大,驾驶员心率比一般路段增加了20%以上,加大了驾驶员心理生理负担程度.同时通过道路透视效果分析发现,小半径曲线线形视觉效果不良,是导致驾驶负荷过大和发生交通事故的主要原因,并基于事故成因提出了道路交通改善措施.

超短半径侧钻水平井选层技术界限研究

通过老井侧钻超短半径水平井挖潜砂体边部、注采不完善区域剩余油具有较好的优势,其目标井位主要针对低产井、停产井、套损井和报废井等。但侧钻后将无法恢复使用,因此,研究超短半径侧钻水平井选井选层技术界限十分必要。以断西试验区为例,通过数值模拟正交设计方案计算,采用多元回归法建立超短半径水平井10年累积产油量与有效厚度、无因次距顶高度、油水井距、平均渗透率、平均剩余油饱和度、水平井开采阶段完善程度的关系式,结果表明,回归公式精度较高,满足矿场计算需求,结合盈亏平衡分析,可确定超短半径水平井选层的主要因素技术界限,从而可优选超短半径水平井侧钻层位。

超短半径水平井钻头喷嘴多相流规律分析

为了解决高压射流钻进超短半径水平井技术中钻孔直径与钻孔深度间的矛盾问题,在考虑液固两相相间作用力的基础上,采用连续介质假设,依据液固两相双流体模型,对超短半径水平井钻头喷嘴内液固多相射流进行了模拟研究,并将结果同单相射流进行了对比。对比结果显示:单相与多相两种情况下液相轴线速度分布趋势基本相同,喷嘴轴线上湍流强度发展趋势一致;但当流动进入喷嘴直柱段并逐渐向出口运动时,单相射流液相轴线速度要低于多相情况下液相轴线速度,单相射流的湍流强度要高于多相射流条件下湍流强度;在喷嘴出口截面上,越靠近轴心液相速度越接近;反之,越靠近壁面液相速度差别越大,并且固相颗粒在喷嘴内壁附近存在速度超前滑移现象。

胜利油田两口超短半径侧钻水平井的设计与施工

阐述了超短半径侧钻水平井的钻井技术特点和钻井工艺流程,介绍了胜利油田完成的两口超短半径侧钻水平井——高12-39侧平1井和高17-16侧平1井的设计与施工情况。通过对钻井过程中泵压、张力变化及机械钻速的分析,指出了超短半径侧钻水平井钻井技术存在的主要问题。

“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术研究与现场试验

超短半径水平井在油气田老井改造、剩余油挖潜方面作用很大,但常用的柔性钻具超短半径水平井钻井技术存在起下钻周期长、作业成本高的问题。考虑连续管钻井具有钻井效率高、成本低和安全可靠等优点,提出了将连续管与柔性钻具相结合的钻井新思路,并研制了高速和低速大扭矩螺杆、改进了柔性钻具结构、研制了叠加式斜向器和造斜PDC钻头等关键工具,优化了配套施工工艺,初步形成了“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术。该技术在江汉油田陵72-5CZ井开展了首次现场试验,成功完成了长30.21 m的超短半径水平分支井眼,平均机械钻速0.8 m/h,实钻井眼轨迹与设计井眼轨道吻合良好,水平段平均稳斜角为88.17°。现场试验结果验证了“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术的可行性,为剩余油挖潜和低渗油田高效开发提供了一项新技术。

自进式高压水射流超短半径水平钻进技术研究

高压水射流径向水平孔钻进技术是水平孔施工技术之一,它是在垂直瓦斯抽放或煤层气勘探钻孔布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层部位进行扩孔。扩孔后下入特制的转向工具在300mm的曲率半径内实现由垂直转向水平。自进式钻头由旋转喷嘴、钻屑整和装置、推力提供装置等组成。自进式钻头带动为其提供高压水动力供应的特制胶管向前连续钻进。高压水通过高压胶管为自进式钻头提供动力进行钻进、推力及排渣。该技术可以使用同一垂直钻孔,在不同煤层内完成多个水平钻孔。这些径向水平钻孔的形成沟通了新的瓦斯流动通道,从而大幅度提高瓦斯抽放效率。

径向水平井钻杆截面的塑性变形及轴向受力分析

径向水平钻井技术是开发油田的一种新技术，钻杆在经过斜向器时曲率半径反复变化，钻杆处于应力—塑性应变状态。钻杆截面变形量大小及斜向器弯道阻力的大小对能否正常钻进至关重要。分析了钻杆截面的应力—应变关系，在假定钻杆为理想刚塑性材料的条件下，推导出了钻杆截面的长、短轴极限变形量及钻杆转弯时的阻力计算公式，分析了滑道摩擦系数、射流反力对阻力的影响，从三种条件下公式的计算结果与实验对比中可证明这些公式的正确性，对斜向器的设计和钻杆的选材以及确定实际钻进的工作参数具有指导意义。

超短半径径向水平井抽采煤层气渗流规律的数值模拟

为得到超短半径径向水平井开采煤层气过程中的气体渗流规律以及进行产量预测,在基本假设条件下,建立了径向水平井开采煤层气的固流耦合渗流数学模型;在一定的边界条件及初始条件下,利用Matlab软件进行编程计算后,得到直井和不同数目分支径向水平井开采煤层气1000天后的压力场、速度场和气产量变化规律。数值模拟结果表明,在一定的生产区域和开采时间,随着径向水平井分支数目的增加,煤储层压力下降范围更广,气体流速场干扰加强,压力漏斗降大面积扩展,煤层气有效供气区及解吸面积大幅增长,煤层气解吸能力及稳产能力加强,煤层气产量大幅度增加;同时,气产量增幅随着井筒分支数目的增加而下降,分支井数目理论上应存在一个最优值。模拟结果显示了超短半径径向水平井技术开采煤层气的有效卸压作用,对煤层气工业增产技术的选择和钻孔方案的布置具有重要的理论指导意义。