基于最小二乘法的注水管网摩阻因数反演

为对油田注水管网管道摩阻因数进行反演求解,建立油田注水系统单工况管道摩阻因数反演的最优化数学模型,给出利用奇异值分解和亏秩最小二乘法求解数学模型的快速高效求解算法.通过对理想注水管网进行反演求解,验证数学模型的合理性和算法的有效性.     

大型复杂油田注水系统优化运行关键技术与智能化展望

油田注水系统仿真和优化调配技术是降低注水能耗的重要手段。注水系统优化运行从人工经验、模型解算进入网络化,随物联网技术、大数据、人工智能等技术飞速发展,注水系统必然进入智能化。分析大型复杂注水管网系统仿真优化技术的发展路线,探讨系统建模、仿真模拟、系统优化调控、反演识别、管网布局优化等关键技术。分析系统需求架构,智慧油田目标下注水系统的发展关键在于地上地下联合研究、大数据挖掘及人工智能与数字化智能管理平台建设。该结果对油田注水系统的发展具有指导意义。     

水平井钻柱摩阻扭矩分段计算模型

根据水平井接触和受力特点,利用分段计算方法,建立水平井钻柱摩阻扭矩计算模型;采用三维纵横弯曲梁理论,计算钻柱BHA(底部钻具组合)段摩阻扭矩;采用软杆模型,求解BHA以上钻柱段的摩阻扭矩;对井眼曲率变化较大及刚度较大的加重钻杆井段软杆模型加以修正,考虑钻柱屈曲的影响,建立适合水平井的摩阻扭矩三维分段计算模型.应用结果表...     

基于LMD和高斯估值MLR模型的注采动态连通性评价

摘 要:缝洞型油藏具有多缝洞、多压力、多渗流单元的特征储层强非均质性影响了注水开发效果。为避免油藏注水后存在水驱均衡性差、部分井水窜严重等问题,需迫切开展井间连通性研究。目前基于注采生产数据的多元线性回归模型(MLR),多采取最小二乘法、遗传算法、拟牛顿法等参数求解方法,以获取表征注采井间动态连通系数。由于缝洞型油藏储集层复杂,在传统研究基础上,研究采用局部经验模态分解(LMD)对生产数据去噪,并应用高斯估值对考虑时滞性的多元线性回归模型进行参数求解。应用所建模型对塔河油田部分井组进行了井间连通性反演反演,结果和真实示踪剂测试结果吻合,表明所建模型能够定量表征油藏井间连通性。      

基于优化随机森林回归模型的土壤盐渍化反演

当前应用于土壤盐分含量（Soil Salinity Content, SSC）反演的随机森林回归（Random Forests Regression, RFR）较少关注对模型精度影响较大的反演参数子集和模型参数的同步优化。本研究选择渭-库绿洲和奇台绿洲为实验区,基于Landsat-5 TM、SRTM、MOD11A2.006遥感数据构建反演参数。首先,利用弹性网络（Elastic Net, EN）筛选出反演参数子集,然后利用遗传算法（Genetic Algorithm, GA）和贝叶斯优化算法（Bayesian Optimization Algorithm, BOA）分别优化随机森林回归（Random Forests Regression, RFR）参数,建立反演参数子集和模型参数分步优化的RFR模型（EN-GA-RFR、EN-BOA-RFR）。建立利用GA和BOA分别同步优化反演参数子集和模型参数的RFR模型（GA-RFR、BOA-RFR）。在每个实验区,对比EN-GA-RFR、EN-BOA-RFR、GA-RFR、BOA-RFR的预测精度。最后分析每个实验区各类盐渍土的空间分布,并对2个实验区的反演参数进行对比分析。结果表明：每个实验区模型预测精度由高到低的排序均为BOA-RFR>GA-RFR>EN-BOA-RFR=EN-GA-RFR,整体上BOA的优化性能均好于GA;渭-库绿洲和奇台绿洲面积占比最大的盐渍土类型分别为盐渍土和中度盐渍土;反演参数对SSC的表征能力存在空间分异性。     

低雷诺数圆柱绕流特性的数值模拟

为分析圆柱绕流近场水动力学特性随雷诺数变化规律,采用分区结构化网格及层流模型求解不可压缩Navier-Stokes方程,对低雷诺数圆柱绕流进行数值模拟.在未施加任何扰动的条件下获得圆柱绕流2种特殊绕流场;分析壁面压力因数、平均阻力因数、脉动阻力、升力因数、Strouhal.数及边界层分离点等参数随雷诺数变化规律,结果与...     

水平井分段完井不同分段模式优化研究

运用势的叠加原理和镜像反映原理,导出了水平井任意分段模式下井筒与油藏渗流耦合产能计算模型,用该模型可以
计算任意分段模式下水平井的产能,通过对比不同分段模式下的水平井产能,可以对分段进行优化,从而指导分段完井方案的制
定。研究结果表明:当打开程度一定时,不同分段模式对产量影响不大;产量随着打开程度的提高而增加,但当打开程度大于40%
时,产量增幅趋于平缓,因此,打开程度必须大于打开临界程度,这样既减小了因分段而牺牲的产量又达到了分段的目的;井筒摩
阻对产量影响较大,在进行分段优化时,必须考虑井筒摩阻的影响,从而优选盲管段的位置。      

大地测量反演模型优化问题的研究

在大地测量反演中,由于观测数据的不足或由于对模型空间了解的匮乏,总会出现病态问题,因此在进行反演解算之前对反演模型空间进行优化是很有必要的。利用矩阵扰动的理论研究了大地测量反演中的病态问题,并提出了模型优化的两种方法。     

断层三维滑动速率反演的算法对比

将微粒群优化算法与位错理论模型相结合,采用模拟重力测量数据反演断层三维滑动速率,并比较了该算法与蒙特卡洛法和蚁群算法的反演结果。利用河西地区2001~2004年的GPS数据,对祁连山断层的三维滑动速率进行反演,并与蚁群算法进行比较。结果表明,微粒群优化算法可有效求解断层的三维滑动速率,收敛快、精度高。     

基于粒子群算法的GM(1,1)在经济发展预测中的应用

采用粒子群算法对GM(1,1)模型中的参数进行优化求解,然后将得到的模型应用于四川省经济发展预测,并和传统采用最小二乘法求解参数的GM(1,1)的预测结果进行了对照.结果表明,采用粒子群算法优化参数的GM(1,1)模型预测效果明显优于传统采用最小二乘法求解参数的GM(1,1)的模型预测效果.     

大断面矩形顶管减阻技术应用研究:以苏州综合管廊矩形顶管为例

以苏州城北路人民路段综合管廊矩形顶管工程为例，分析了影响矩形顶管顶进力的关键因素，提出了管节配重、管节涂蜡和管节注浆等综合减阻方法以降低管壁摩阻力。在管节内放置重物平衡管节所受周围泥浆的浮力；通过涂蜡和喷蜡使管壁光滑，降低管壁与周围介质的摩擦系数；选择合适的材料和配比配制适合地层的泥浆，调整注浆量和注浆压力，使管节周围形成完好的泥浆套。基于实测顶进力与理论计算值的对比分析表明，管壁单位面积摩阻力降低了40%左右，证实该综合减阻方法解决了人民路段矩形顶管顶进力过大的问题。      

考虑注浆作用的矩形顶管竖向土压力计算模型

针对矩形顶管上竖向土压力计算模型研究较少的现状，借助Terzaghi土压力计算理论，结合矩形顶管工程特点建立了考虑注浆作用的矩形顶管竖向土压力计算模型，提出了改进的竖向土压力计算公式；依托苏州某矩形顶管工程中竖向土压力实时监测数据，探究了其变化规律并验证了该计算公式的准确性。研究结果表明:土体中的剪切带从管道外壁两侧产生并沿竖直方向发展，且可贯穿至地表；临界状态下剪切带上的膨胀角完全发挥，以临界内摩擦角及其正弦值计算剪切带上的摩擦系数；不同的注浆压力下，管道上方可能出现“主动土拱”和“被动土拱”。计算值与实测值的对比分析表明，改进后的计算方法能够较好地包络矩形顶管竖向土压力范围。      

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矩形顶管管周差异摩阻力对地层纵向水平位移的影响

矩形顶管施工过程中管周摩阻力是引起周围土体扰动的重要影响因素。为了更加准确地预测矩形顶管施工对地层位移的影响,结合管节受力分析和泥浆运动规律,假定“U”字形泥浆套状态,基于弹性力学Mindlin解建立土体水平位移计算公式,对正面附加应力、管周摩阻力等因素引起的地层纵向水平位移进行计算,最后与苏州某矩形顶管工程实测值进行对比分析。结果表明:在顶管机头顶进穿过某一断面前,正面附加应力对周围土体的影响大于管周差异摩阻力,而在穿过该断面后,由于管节数量的增多以及已穿过部分的管节管周摩阻力产生的“拉力”作用,后者的累计影响占比逐渐大于前者;管周差异摩阻力情况下比管周均一摩阻力情况下的计算值更贴近实测值,预测效果更好。      

Method for predicting cuttings transport using artificial neural networks in foam drilling

Foam is used widely in underbalanced drilling for oil and gas exploration to improve well perfor-mance.Accurate prediction of the cutting transport and pressure loss in the foam drilling is an important way to prevent stuck pipe,lost circulation and to increase the rate of penetration(ROP).In foam drilling,the cuttings transport quality may be defined in terms of cuttings consistency and downhole pressure loss,which are controlled by many factors.Therefore,it is very difficult to establish the mathematical equation that reflects nonlinear relationship among various factors.The field and experimental measurements of these parameters are time consuming and costly.In this study,the authors suggest a cuttings transport mathematical modeling using BPN(back propagation network),RBFN(radial basis function network)and GRNN(general regression neural network)based on various experiment data of cuttings transport of previous researchers and compared the result with experiment data.Results of this study show that the GRNN has a correlation coefficient of 0.99962 and an average error of 0.15 in training datasets,and a correlation coefficient of 0.99881 and an average error of 0.612 in testing datasets,which has higher accuracy and faster training velocity than the BP network or RBFN network.GRNN can be used in many mathematical problems for accurate estimation of cuttings consistency and downhole pressure loss instead of field and experimental measurements for hydraulic design in foam drilling operation.     

改进型袖阀管注浆在黄河冲积层地基加固中的应用

袖阀管注浆是建筑地基加固工程中常用的手段。但是,传统的袖阀管设备存在密封圈和袖阀管内壁之间贴合不密实而易导致注浆压力偏小的缺点。本文对传统袖阀管设备进行改进,并依托济南市某黄河冲积层地区建筑地基加固工程,进行改进型袖阀管的注浆效果试验研究。结果显示,改进型袖阀管在济南黄河冲积层地区建筑地基加固中应用效果良好。与传统型袖阀管相比,改进型袖阀管的最大注浆压力提高了1.3倍,注浆时间节省了22%。采用改进型袖阀管后,浆液骤降和孔口返浆几率大大降低,密封圈与袖阀管管壁跑浆的问题得到彻底解决。     

大直径深埋顶管施工对地表沉降的影响

顶管施工因非开挖或少开挖而在城市建设中应用广泛, 但顶管施工引起的地表沉降不容忽视。依托佛山市某电力隧道顶管工程, 通过现场实测、数值模拟及Peck经验公式的方法研究了顶管施工引起的地表沉降规律, 探讨了管-土摩擦、注浆压力及支护压力对地表沉降的影响。结果表明: 顶管施工引起的横向地表沉降在距轴线约4倍管径范围内变化较大, 管-土摩擦的改变对横向地表距轴线约3倍管径范围内的地表沉降影响较大, 对纵向地表距开挖面约1倍管径范围内的地表沉降影响较小; 注浆压力的增大能够抑制地表沉降; 支护压力的改变对横向地表距轴线约2倍管径范围内的地表沉降影响较大。研究结果可为控制顶管施工引起地表沉降措施的制定提供参考; 同时, 实测值、模拟值及Peck经验公式所得到的地表沉降变化趋势和大小相近, 验证了数值模拟及Peck经验公式在实际工程中预测地表沉降的可行性。      

砂土与混凝土顶管界面摩擦特性试验研究

为了揭示不同工况下混凝土顶管-砂土接触面剪切摩擦特性,确定管土、管浆摩擦系数,为顶管施工参数的选取及顶进力的计算提供指导与参考。采用直剪试验研究了5种砂土在不同法向压力、不同剪切速率及不同润滑状态下与混凝土管接触面的摩擦特性。试验结果表明:随着砂土颗粒粒径的增加,砂土与混凝土接触面剪切应力稳定值降低。随着法向应力的增加,砂土界面剪切应力达到峰值或稳定值时的剪切位移增加,同时界面剪切应力-剪切位移曲线的应变软化特性逐渐减弱,应变硬化趋势逐渐增强。无润滑条件下,随着法向应力的增加,剪切应力稳定值增量基本保持稳定或略有降低,泥浆润滑条件下,剪切应力稳定值增量增大;在较低法向压力下剪切速率对砂土剪切应力的影响较小;泥浆润滑条件下,砂土与混凝土接触面剪切应力可降低70%~80%,随着法向应力的增加,润滑效果降低。      

基于MLP神经网络的大气加权平均温度模型

以中国西南地区2015~2017年探空数据为实验数据,使用多层感知器（MLP）神经网络回归方法建立西南地区的加权平均温度(T_m)模型。将气象参数（地表温度、水汽压）和非气象参数（高程、纬度和年积日）作为模型输入因子,由数值积分法计算得到的T_m作为学习目标,通过神经网络模型进行迭代训练从而得到中国西南地区的T_m。以2018年探空站T_m数据为参考值,对MLP模型精度进行验证,并与Bevis模型和GPT3模型进行对比分析。结果表明,MLP模型的年均RMSE和年均bias分别为1.99 K和0.15 K,比Bevis模型、GPT3模型年均RMSE分别降低1.36 K(40.6%)和1.51 K(43.1%),年均bias分别下降0.70 K（82.4%）和1.04 K（87.4%）,且该模型在中国西南区域不同高程、纬度和季节的精度与稳定性优于Bevis模型和GPT3模型。     

陕北油气田开发中水资源综合利用

通过对陕北工业用水短缺、大量污水无序排放的调查。研究了造成陕北严重缺水的原因，发现化工废水难以净化后供人们生活使用。但通过去重金属离子后可用于油田注水开发。炼油厂废水与油田产出水按不同比例混合处理后，根据不同油田储层物性进行回注采油。结果表明，处理后的污水适应于不同地质特征的产层。这即解决陕北特低渗油层注水的水敏性问题，同时也使大量污水得到充分利用，具有明显的经济效益和社会效益。