基于沙漠治理智能小车的创新实验教学系统设计

针对教育部提出的提高高校学生的创新和实践能力,该实践教学系统依托学科竞赛,设计了沙漠治理自动化装置,将智能小车和砾石铺设装置组合在一起,通过控制系统控制智能小车的行驶轨迹,同时控制砾石铺设装置,将砾石按田字形规律铺设,达到减轻人工铺设的劳动量,提高铺设效率。该实践教学系统激发了学生的兴趣和潜能,培养了学生的科研能力和创新精神。

机制砂在佛山三水三桥下部结构工程中的应用

文中以佛山三水三桥项目为例,对机制砂在桥梁下部结构工程中的应用进行分析。实践表明,相比普通河砂,机制砂施工的混凝土在光洁度方面稍弱,但立柱、墩身、盖梁的外观质量总体良好。三水三桥工程项目采用机制砂代替河砂生产各强度等级混凝土约1万m3,材料费用节省约67万元。

基于颗粒离散元素法设计防砂砾石参数新方法

为了对目标井地层砂样采取更具有针对性砾石优选,提高砾石充填防砂效率,采用基于颗粒离散元素法的数值模拟方法进行不同类型、不同粒径砾石的防砂效果实验,并提出了一种综合因子的概念,可将防砂效果进行量化。通过数值模拟实验结果与常用方法的对比,验证了数值模拟手段进行防砂砾石选择的可行性,进而设计了对不同目标井地层砂样更具针对性的防砂砾石粒径选择方法。利用该方法可优选出最佳砾石尺寸,同时达到对出砂地层进行高效精确防砂、减少室内实验时间和资源浪费,节省实验费用的目的。

薄互层稠油油藏二次防砂井工艺及应用

薄互层稠油油藏热采过程中防砂体系易失效,在对失效井扶躺时,需要分析二次防砂后油井产能,同时优化防砂筛管参数以确保油井二次防砂措施的有效性。通过精细描述Cinco-Ley产能模型中机械防砂的表皮系数,使之适用于薄互层油藏二次防砂油井;同时,在应用产能公式的过程中,提出了筛管拟渗透率的概念,以量化描述筛管渗透性。在Moriche油田二次防砂筛管设计中,优选渗透性更好的φ101.6 mm割缝筛管作为防砂筛管;基于杆管强度理论和热应力影响,优化了割缝长度和割缝密度。将二次防砂优化结果运用于Moriche油田的MKT-13井,取得了MTK-13井产能降低幅度小于5%的效果。该研究对薄互层稠油油藏二次防砂井具有重要意义。

格库铁路塔河中下游区段植物防沙方案设计

格库铁路塔里木河中下游区段风沙危害严重,防沙体系建设是格库铁路安全运行的关键难题,有必要在现有工程防沙措施的基础上,探索建立生物防沙体系的设计方法,从而保障铁路运营安全。利用综合分析方法,分析铁路沿线风况、土壤、地下水等风沙环境特征,结合铁路沙害实地调查结果以及高矿化度水造林试验结果,分析研究区建设生物防沙体系的可行性;通过风洞试验和立地条件分类方法,构建阻固结合的铁路防护林体系结构配置模式。研究结论为:格库铁路塔河中下游区段建立植物防沙工程是可行的,铁路沿线可划分为4个立地类型、3个危害程度、5种林带布局模式;共需种植各类苗木1 755.3万株,年需水量约983万m^(3)。

沙漠腹地高速公路输沙沟设计及气流场分析

为避免沙漠公路产生沙害问题,依托乌玛沙漠高速公路防沙治沙工程,围绕“输沙断面”的输沙理念,基于风沙运动原理和流体力学(CFD)数字模拟原理,开展输沙构筑物位置及尺寸对路基气流场特征和积沙特征的影响分析。研究结果表明,当输沙构筑物距路基为5m时,路基整体受风蚀影响最小,且坡脚和路面积沙量最少。当输沙构筑物距路基为3m时,路基背风侧积沙量最小。当输沙构筑物宽度为9m时,路基坡脚与坡面所受风蚀作用最小。当输沙构筑物宽度为6m时,行车道所受风蚀作用最小。同时,当输沙构筑物等级为3级、宽度为9m时,能有效缓解输沙沟内输沙压力及风力堤处沙粒堆积,但输沙构筑物宽度对路基积沙量影响较小。总的来说,在实际工程中可根据不同地形、不同需求,因地制宜地设定输沙构筑物参数进行防沙治理。

海上×油田水平井优质筛管防砂精度优选实验研究

文章采用室内动态驱替实验的方法探索出砂规律,优选筛管防砂精度,为水平井防砂设计提供实验支撑。利用岩芯驱替装置,基于储层真实岩芯和油砂制作填砂管岩芯,模拟该油田水平井全生命周期产液量范围内防砂筛网不同孔径、不同筛网层数、不同筛网组合方式下的出砂规律。通过系列防砂实验优选得到防砂筛网的精度以177μm较优,筛网的层数为2层,筛网的组合方式为1层595μm支撑网+1层177μm过滤网+1层595μm支撑网+1层177μm过滤网,现场4口井的应用情况表明防砂效果优良,可为后续井的防砂设计提供借鉴。

气井井下防砂工作筒冲蚀性能研究

为降低气井压裂后出砂对生产管柱及地面设备造成的危害,延长气井生产管柱使用寿命,提高生产安全性,研发了气井井下防砂工艺技术。研制的工作筒作为防砂筛管井下定位的关键部件,在压裂过程中受高速支撑剂颗粒冲蚀作用而磨损,其定位可靠性存在风险。为研究工作筒的冲蚀规律,运用数值模拟软件对工作筒在不同排量、砂比、粒径条件下的冲蚀情况进行分析。研究结果表明:支撑剂对工作筒的冲蚀磨损主要发生在筒内变径区域;随着施工排量的增加,工作筒的冲蚀速率随之增加,且成近似指数关系;在施工排量及砂比一定的条件下,颗粒直径变大,冲蚀磨损呈现出先增大后减小的趋势。分析结果可为防砂工作筒结构的优化设计提供依据。

割缝筛管防砂设计及应用

针对油 (水、气 )井防砂完井优配割缝筛管的需要 ,从理论研究和应用实践中 ,总结出一套割缝筛管的设计方法 ,其中包括割缝筛管的防腐设计 ;割缝筛管的防垢设计 ;基于形成砂桥来控制地层砂的设计原则和基于完全阻止地层砂移动的设计原则来进行割缝筛管的缝宽设计 ;割缝筛管的面密度的设计 (包括裸眼井用割缝筛管 ) ;割缝筛管的缝长设计。

油气井防砂综合决策技术及软件系统开发

根据油气井防砂综合决策的基本理念,从定性经验出砂预测、出砂临界生产压差预测、实际出砂半径及出砂量预测等4个层面系统地研究了出砂预测技术。提出了一套基于综合模糊评判与B-P神经网络的防砂工艺方案决策的过程与方法,给出了以防砂筛管防砂精度设计及砾石尺寸优选为核心的防砂工艺参数优化设计理论与方法,建立了一套可用于各种防砂工艺的产能评价及预测模型。基于防砂措施对油气井生产动态的影响体现在挡砂效果、增产效果和改善井底流动条件效果3个方面,提出了一套防砂效果综合评价技术体系及相关的评价标准。在此基础上,开发了油气井防砂综合决策系统平台—Sandcontrol Office,介绍了其基本模块与功能及应用情况。

文昌油田调整井防砂优化设计

文昌油田投产后部分油井出砂,严重影响油井正常生产及设备维护,新钻调整井防砂难度大。分析了油井防砂失效原因;运用人工神经网络技术预测调整井储层粒度及黏土矿物组分分布规律;以理论设计与出砂模拟试验相结合,对文昌油田调整井防砂方式及防砂参数进行了优化。结果表明:筛管网孔变形导致防砂参数变大、砾石充填尺寸设计不合理以及充填不完整是该区块油井防砂失效的主要原因;通过出砂模拟试验研究,推荐文昌油田新钻调整井使用金属棉优质筛管防砂完井,筛管防砂参数为90～120μm,该防砂方案对文昌油田现场防砂方案的制定具有较大的指导意义。

水力密闭式分层化学防砂工具的研制

针对化学防砂在长井段多油层的油水井防砂时缺少可靠的胶筒密封和卡瓦锚定的分层防砂工具的问题 ,研制了水力密闭式分层化学防砂工具。该工具设计了解卡洗砂装置、解封恢复装置、悬挂装置、坐封密闭装置和喷砂装置 ,采用水力密闭坐封、卡瓦锚定、上提管柱泄压解封的结构 ,坐封、悬挂装置与其它装置设计为两个相对独立的运动体系 ,确保了分层工具具有可多次坐封、解封 ,入井不搅动液体以及避免死卡等特点。室内试验和现场试验表明 ,该工具创新性强 ,综合性能安全可靠 ,很好地实现了一次性管柱完成多油层油水井的分层化学防砂施工 ,减少了起下管柱的次数 。

砾石充填井工业砾石尺寸优选

砾石充填防砂设计中,合理的砾石尺寸是防砂措施得以成功实施的关键。针对目前几种常用砾石尺寸设计方法的不足,以及施工中实际使用的工业砾石是多种粒径的砾石混合而成的特点,通过研究实际充填条件下两种粒径混合的砾石排列结构,建立了砾石层孔隙结构模型,并对砾石层的孔隙尺寸进行了计算和分析。在Saucier方法的基础上,提出了一种新的、符合工业砾石实际情况的、混合粒径砾石充填防砂的砾石尺寸精选思路,并给出了该思路的计算方法。考虑到新建模型的理想性,因此又对计算方法进行了修正,使之更符合砾石充填的实际情况。该砾石尺寸设计方法同时还考虑了地层砂的均匀性对防砂效果的影响,因此,具有实用性强、适用性广、设计结果较其他常规方法更为精确的特点。

钢管内外表面喷砂除锈半自动生产线设计

介绍了钢管内外表面喷砂除锈生产线的主要设备、工艺流程及主要参数,电气系统总体方案设计和程序设计。用可编程序控制器控制钢管内表面喷砂除锈作业线,提高了自动化程度,操作方便,运行可靠,并给出了自动控制程序顺序功能图。本生产作业线实现了钢管内外表面的半自动喷砂处理,提高了产品质量,改善了工作环境。

SPDS型水平井防砂丢手工具的设计

水平井清砂十分困难，早期防砂是水平开采油必不可少的措施。SPDS型丢手工具是为配合水平井机械防砂而研制的，是防砂管柱的关键工具之一。介绍了SPDS－120和SPDS－114两种型号丢手工具的结构设计、工作原理，重点介绍了SPDS－114型丢手工具的结构、特点及相关设计计算。SPDS丢手工具具有结构简单、操作方便、压差控制稳定等特点。该工具的设计可为其它水平井相关工具的设计及工具优化设计提供参考。

新型改性呋喃树脂固砂剂配套防砂工艺应用研究

针对青海油田中浅层细粉砂岩油藏开采过程中严重出砂的问题 ,提出了应用新型改性呋喃树脂固砂剂的 3种配套防砂工艺 :直接固砂工艺、压裂固砂工艺和多级闭合酸酸化固砂工艺。固砂效果表明 ,该固砂剂及配套防砂工艺非常适合青海油田中浅层细粉砂岩气井防砂 ,解决了该油田长期以来未攻克的气井防砂难题 。

机械筛管挡砂精度优化实验及设计模型

针对现有机械筛管挡砂精度设计方法考虑因素不全面或通用性较差的问题,进行了机械筛管挡砂精度优化实验,并通过实验结果的拟合建立了挡砂精度设计经验模型。利用机械筛管综合性能测试实验装置,使用35个地层砂样本和9类筛管进行了实验,通过测量不同挡砂精度下的相对过砂量、计算流通性能指标,优化得到不同粒径特征地层砂的合理挡砂精度。对实验结果进行拟合,考虑了综合中值粒径、细质组分粒径的地层砂粒径特征及其均匀性,以及实际生产条件的影响,建立了机械筛管挡砂精度优化设计经验模型。该模型在多个油田实际应用20余井次,防砂效果良好。该模型应用简便,考虑的因素更全面,普遍适用性较强,且通过应用该模型可以省去大量的实验时间。

压裂充填防砂工艺在胜利油田的应用

阐述了压裂充填防砂这一先进防砂完井技术的机理、设计和施工工艺 ;从胜利油田防砂地层的特点出发 ,介绍了这种一次完成的压裂充填防砂技术 ,在应用过程中需要注意的事项 ;最后以美国BJ公司在胜利油田实际施工的总体效果和单井实例 ,具体说明了该工艺的优势和推广价值。

YC—152压裂防砂一体化工具的研制

针对目前疏松砂岩油藏压裂防砂由于受到充填工具的限制,采用2步法施工周期长、作业成本高,而且压裂效果难以保证的难题,研制了YC—152压裂防砂一体化工具。该工具集地层压裂改造和环空充填防砂于一体,主要由坐封装置、高压复合密封组件、锁紧装置、悬挂装置、丢手装置、解封装置和填砂装置7部分组成。携砂液流通通径大,满足4 m3/min排量压裂施工的需要;封隔压力高达35 MPa,悬挂能力700 kN。室内试验和现场试验表明,该工具综合性能可靠,很好地满足了压裂防砂的要求。

Schwartz砾石尺寸设计方法的解析、改进及其应用

砾石尺寸的大小会影响防砂效果和油气井生产动态,砾石尺寸设计是砾石充填类防砂完井设计的关键步骤之一。Schwartz方法是国外应用广泛的一种砾石尺寸设计方法,但由于其原始文献描述模糊、设计过程电算化困难且部分参数的取值范围不明确等原因,该方法在国内应用较少。根据原始文献重新推导了Schwartz砾石尺寸设计方法,对其设计方法和过程进行了解析和改进,提出了相关参数的推荐取值,给出了简明的设计步骤,并编制了计算程序。Schwartz方法使用地层砂筛析曲线,信息依据丰富,尤其适用于不均匀地层砂及油气井产量较高的情况。