钻杆疲劳断裂寿命分析

在Instron电液伺服机上对钻杆钢进行实验及数据处理的基础上,本文从理论上进一步分析了钻杆的断裂寿命,特别是最大挠度位置正处于钻杆薄弱部位(裂纹处)时,最易导致失效.本文一方面抽象了两种裂纹模型及相应的应力强度因子,另一方面借用材料力学和断裂力学导出了弯矩计算式及钻杆疲劳断裂的寿命表达式.对45MnMoB钢所制的φ50钻杆的寿命进行了估算,其结果是令人满意的.     

钻杆的疲劳寿命计算

采用断裂力学理论，对表面半椭圆、表面线性、深埋椭圆以及深埋圆形等４种裂纹钻杆的临界裂纹尺寸和疲劳寿命进行计算，并通过实例说明严格检验钻杆和减小弯曲应力对提高钻杆使用寿命的重要性。     

动荷载作用下水泥土的疲劳寿命分析

采用荷载控制、非对称正弦波动荷载对水泥土进行疲劳载荷试验。在动荷载的作用下,水泥土表现为低应力性破裂特征。通过试验结果分析,提出水泥土应力空间的疲劳破坏准则,建立了水泥土3参数幂函数疲劳寿命模型。分析了影响水泥土疲劳寿命的主要因素,结果表明：动荷载应力水平越高,水泥土的疲劳寿命越短,反之越长;水泥土的龄期越长、水泥掺合比越大,水泥土的疲劳寿命越长。     

连续多通道管监测井成井技术

连续多通道管监测井是一种新型监测井。此种监测井井管无接头、无泄漏、内壁光滑,滤水管现场制作,对位准确;连续多通道管监测井下管可以一次完成,多管到位,并围绕一根连体管从地表填砾、止水,施工方法简单可靠。连续多通道管监测井达到了一孔监测多层地下水目的,为地下水污染监测提供了一种新的技术方法。结合工程实例,介绍了连续多通道管监测井的成井工艺。     

冯家山灌区郭家庄渡槽碳化寿命预测探析

碳化是砼工程中影响砼结构耐久性的主要因素之一。对冯家山灌区郭家庄渡槽的碳化运用随机模型理论进行数值分析,发现渡槽的碳化深度与砼强度关系密切,最终运用最小二乘法对所得数据进行了线性拟合,得到了郭家庄渡槽槽身、钢筋砼排架和墩台碳化寿命预测,并对郭家庄渡槽按期进行了针对性加固,效果良好。     

抗滑桩耐久性寿命预测方法

基于抗滑桩耐久性室内模型试验,提出了荷载及环境耦合作用下桩身混凝土中性化的时变模型;综合考虑混凝土强度等级、施工质量、库水位升降、外加剂及掺合料的影响,建立了混凝土中性化深度的预测模型;根据中性化残量的概念,从混凝土中性化及钢筋锈蚀两方面提出了库区内抗滑桩耐久性寿命的预测方法。     

温度与侵蚀对沥青混凝土冻融疲劳寿命的影响

为了提高盐渍土地区沥青路面的疲劳性能, 对SBS改性沥青混凝土进行了清水与饱和氯盐溶液的冻融劈裂疲劳试验, 研究了温度与氯盐侵蚀共同作用下, 沥青混凝土冻融疲劳寿命衰减规律. 结果表明: 温度与氯盐侵蚀是影响沥青混凝土冻融疲劳寿命的重要因素. 当冻融次数相同时, 沥青混凝土冻融疲劳寿命随冻融温度降低而不断减小; 当冻融温度相同时, 其冻融疲劳寿命随冻融次数增加而不断减小. 饱和氯盐溶液中沥青混凝土冻融疲劳寿命明显低于清水条件, 说明氯盐能够加速沥青混凝土冻融疲劳寿命衰减, 冻融温度越低, 盐冻破坏越严重. 通过对试验数据回归分析可知, 沥青混凝土冻融疲劳寿命与冻融循环次数之间具有较好的相关性, 可以利用两者之间的指数函数关系来预测沥青混凝土冻融疲劳寿命.     

岩质边坡不连续面预测方法

利用计算机技术再现了岩质边坡上不连续面的空间形态,提出了利用三维网络原理预测岩质边坡不连续面空间展布的方法,并用Ｃ语言在微机上实现。     

渤海海冰作用下采油平台的模糊疲劳寿命估算

给出了渤海随机海浪及随机海冰载荷作用于平台构件上的随机疲劳应力幅的计算方法, 分析了一年中平台构件的累积疲劳损伤, 提出了考虑累积疲劳损伤的模糊性之后修正的Miner法则.据此, 给出了安全疲劳寿命的估算方法.     

钻孔救援连续缆管储放设备研制

双钻头仿生自平衡连续钻进技术具有无需钻机、钻进速度快和对井壁扰动小等优点,是构建矿山灾害保障救援通道的潜在关键技术之一。该技术中的连续缆管由于内置有电源、信号和排屑等通道,要求在储放过程中不能出现像现有滚筒式绞车储存连续管时存在的互咬、挤压和设置动静导电滑环等情况,故需研制与之匹配的专用连续缆管地面储放设备。依据双钻头自平衡钻进技术的需求和连续管滚筒式绞车储存技术存在的不足,提出了连续缆管套筒式储存和夹持式输送原理,构建了连续缆管套筒式储存和输送模型,并应用有限元分析软件对连续缆管的夹持输送过程进行模拟分析。依据双钻头仿生自平衡钻进系统对连续缆管的性能要求,确定了整机尺寸参数,并对整机的运行参数进行了计算,建立了适用于连续缆管外径为50.8 mm、井眼深度小于1 016.8 m、场地面积小于50 m2钻井工况的钻孔救援连续缆管储放设备三维模型。最后,研发了与本设备匹配的电控系统,并对加工组装好的整机进行了连续缆管夹持输送、储放设备运行、连续缆管储放等机电一体化联调与试验。结果表明：连续缆管储放设备运行平稳,在连续缆管存储和输送过程中,无互咬和锁死现象,没有动静导电滑环,能够满足双钻头仿...     

关于聚合物铠装连续油管和钻进水平井用液动加载装置的试验研究

世界上钻井技术和方法很多,其中连续油管钻井是一项重要的油气井钻井技术,美国、加拿大使用较多,俄罗斯也在使用,取得了很好的社会经济效果。我国有这方面的设备也在使用。俄罗斯研发出来了聚合物钢丝铠装连续油管,其技术指标不亚于碳钢油管;设计出的液动加载装置,解决了水平井钻进摩擦阻力大、机械钻速低的难题。聚合物铠装油管和水平井钻进加载装置的研发成功,为连续油管钻井技术的扩大使用创造了有利条件。可以期望,或许可为我国未来煤层气和页岩气钻井的发展做出贡献,具有一定的实际意义,值得我们注意。     

连续管密切割压裂工艺技术及其应用

大庆外围致密油扶余和高台子储层,孔隙度低,渗透率<0.01 mD,基质物性差,常规完井后难以有效动用,必须进行体积压裂改造才能开发。以往该类储层采用“水平井（水平段1600 m）+桥塞”多簇体积压裂方式,针对性不强、施工时效低。针对以上储层特点以及开发过程中压裂工艺技术存在的问题,研究了以“缝控储量最大化”为目标、利用连续管携带底封工具,单簇单压、密切割连续管压裂工艺,增加有效储层改造体积（SRV）,提高改造效果。该技术在173-86区块现场应用实践了4口井,工艺获得显著提升,Q196-P2 单井切割压裂完成118段,是目前国内单井切割段数之最,压后均套管自喷生产,改造效果明显。     

煤矿井下连续管钻进管柱分析及射流钻进实验

为了解决现有水平定向钻进导向方法测量精度低,定位深度浅,测量数据不连续以及受磁场干扰影响大的问题,提出一种基于磁信标的水平定向钻进导向定位方法,实现水平定向钻进的位置和姿态测量;设计了基于三阶磁梯度张量的测量阵列,通过仿真验证该方法可以消除地磁场的影响,实现位置测量;依据惯性导航理论,利用MEMS传感器、测量阵列位置信息和零速信息进行多源数据融合,对惯性导航解算出的姿态误差进行估计和修正,提高姿态测量精度。通过地面位置测量实验对基于三阶磁梯度张量的位置测量算法进行验证,位置测量结果的平均相对误差为4.57%;通过地面姿态测量实验对多源数据融合算法进行验证,结果表明,倾角误差在0.3°以内,工具面角误差在0.7°以内,方位角的误差值在1°以内,证明了提出的姿态测量算法的准确性和有效性。研究成果可以提高非开挖水平定向钻进适用范围、实时性和定位精度,为水平定向钻进导向技术自动化提供了理论基础。

     

高压水射流钻完井技术进展及发展思考

利用有效的钻完井技术,缩短建井周期,提高单井产能,对于经济高效开发深层油气、致密油气、煤层气等油气资源具有重要意义。高压水射流钻完井技术是利用高能流体进行破岩的前沿技术,不仅能用于提高钻井机械钻速,还能用于割缝增产,国外在高压水射流钻完井技术方面开展了大量尝试性研究工作,通过不断创新和改进,已有部分技术实现了商业应用。在总结高压水射流钻完井技术进展的基础上,分析了商业应用存在的问题,针对国内高压水射流钻完井技术发展现状,提出了开展超高压双管连续管水射流钻井技术研究、开展超高压水射流割缝增产技术试验、开发专用的井下喷射和切削系统、深化脉冲水射流技术研究等发展建议。围绕这些关键技术进行攻关研究,通过室内和现场试验,尽快形成我国的高压水射流钻完井技术及配套装备。     

考虑压裂裂缝的煤层气藏井网井距确定方法

煤层气藏具有低渗透率特点, 这使得其在直井排采前须对产层进行压裂改造,而压裂裂缝参数对井距的确定影响很大,因此研究裂缝长度、导流能力与井距的关系具有实际意义。通过对比不同裂缝穿透比和导流能力下的煤层气产量与采出程度,探讨裂缝参数对煤层气产出的影响规律;并以煤层气开采15a采出程度达到50%时的井距作为评价指标,研究压裂效果与井距的关系。研究结果表明,裂缝越长,导流能力越大,井距就越大-尤其在渗透率较小时,裂缝参数对井距的影响更明显。因此,在确定煤层气藏井距时,由于人工裂缝影响,裂缝方向的井距可适当放大。以我国韩城矿区煤层气区块储层参数为例,在给定优化指标下,宜选择矩形井网(350m×300m),或菱形井网(对角线长度为700m×400m)。     

武M1-1煤层气多分支水平井钻井工艺初探

武M1-1井是中石油第1口煤层气多分支水平井。本文概括了武M1-1井钻井工艺的特点和成功的经验,深入剖析了钻井工艺中的不足,主要包括井身剖面设计与轨迹控制、井下摩阻/扭矩预测与控制、水平井与洞穴井对接、煤层井壁稳定性分析和井眼清洁等工艺。      

水平井开采煤层气藏生产动态计算新数学模型

基于朗格缪尔模型、菲克第二扩散定律和达西定律,综合考虑重力和气体压缩效应的影响,推导出描述煤层气和水渗流规律的基本偏微分方程组(并给出定解条件),且利用有限差分法对该数学模型进行了数值求解。计算结果表明,该模型能够有效模拟煤层气水平井的生产动态。通过对比是否考虑非稳态扩散和气体压缩效应时不同裂隙渗透率下的产气动态可知,忽略非稳态扩散和压缩效应,将人为缩短达到气体峰值产量的时间,增大产气峰值;将降低气体膨胀能,低估气井后期产能。煤岩裂隙渗透率越高,气井产能受渗透率回归效应影响越大,峰值产量的持续时间越短且产量下降速度快。因此在煤层气藏开采过程中,应根据气井的产气动态调整井底流压,建立合理的储层压力系统,以降低渗透率回归效应带来的不利影响。     

基于熵谱特征定量计算薄层厚度的方法研究

讨论了基于地震资料的熵谱特征定量计算薄互层厚度的原理。首先对谱均衡后的地震数据作归一化处理,然后对处理结果作最大熵谱估计,若估计结果的谱分辨率精度不能满足要求,则先对归一化的地震记录叠加适当的白噪声,然后再作最大熵谱,这样可以得到较高的估计精度。另外,文中对流程中关键步骤之一的最大熵谱估计进行了改进,并给出了基于相关技术用于从谱上提取周期的方法,提高了谱周期的估计精度。文中用合成地震数据证明了其有效性。     

沁水盆地南部煤层气水平井井型优化及应用

煤层气采用L型水平井开发,可使单井稳产气量达到8 000 m³/d以上,但由于L型水平井无沉砂口袋,无法靠重力实现气、水自然分离,易发生油管窜气,导致泵效大幅下降,制约进一步排水降压。前期通过优化排采举升工艺,油管窜气现象得到了一定缓解,但对低流压产气井和高流压产气井的治理效果仍然不理想。以沁水盆地樊庄−郑庄区块L型水平井为例,通过研究分析56口发生油管窜气井的气、水变化规律,建立了窜气严重程度评价指标,利用灰色关联度法找出影响油管窜气的主控因素,明确产生油管窜气的原因,并在优化排采制度方面提出了2种防治油管窜气的方法。结果表明：井筒环空的液柱高度是引发油管窜气的先决条件,油管窜气随液柱高度降低突然发生,当液柱高度大于75 m时,出水口不窜气或以轻、中度窜气为主;当液柱高度小于75 m时,以重度窜气为主,且发生窜气后其窜气程度随液柱高度的降低呈指数增大。气液比是影响窜气程度大小的关键因素,且窜气程度随气液比的增大呈对数增大,当气液比小于30时,以轻度和中度窜气为主,当气液比大于30时,以重度窜气为主。通过控制恒定高套压,采取“控压排水”法,可有效提高泵吸入口附近两相流的持液率;通过控制日产气量,采取“控产排水”法,将泵吸入口附近的气液比降低至30以下,可有效降低油管窜气程度。在此基础上,结合防窜气排采举升工艺,最终实现油管窜气的标本兼治。

     

晋城岳城矿地面采动区井井位优选与抽采寿命研究

为了降低晋城岳城矿工作面U型通风造成的上隅角瓦斯聚集,提高采动与采空区煤层气地面井抽采井产量及抽采寿命,在借鉴成庄矿、寺河矿和赵庄矿等地面采动试验井研究及工程示范的基础上,以晋城岳城矿煤层气地质条件为工程设计依据,提出并优化地面采动区井位尽量靠近巷道位置处、大井眼地面钻井工艺、优化井身结构等设计方案。现场试验证明：部分采动区井通过避开采动应力卸载区及原位煤层高应力区优化布井,开采中包含3个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采、老采空区抽采,达到了延长抽采井寿命的目的;但仍有部分采动区井在回采工作面推过井口后,煤气层抽采量迅速衰减至不产气,抽采寿命只包含两个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采甚至仅卸压区抽采一个阶段。研究表明,优化后的大井眼钻井工艺及三开割缝套管井身结构设计对保持采动区井井身稳定,延长抽采寿命,保证采动区井产气运移通道畅通,提高抽采率起到了一定效果;采动区井煤气层抽采量和该井井筒位置至回风巷距离存在明显的负相关关系。岳城矿采动、采空区井基本不存在速敏效应,在井筒与裂隙带沟通良好的前提下,应选用大功率抽采设备抽采,可以有效扩展压降漏斗区域,其抽采影响半径水平方向可延伸至500 m以上。岳城矿地面采动区抽采取得了较好的效果,可在相似条件的煤矿区推广应用。