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2025年03期

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钻井技术与装备 | 基于PSO的随机共振钻井返出液信号处理方法

钻井技术与装备 | 基于PSO的随机共振钻井返出液信号处理方法

针对钻井作业中复杂噪声干扰了钻井返出液回波信号的准确提取和旅行时间计算、降低了钻井返出液液面检测精度的问题，提出了一种基于粒子群（Particle Swarm Optimization， PSO）的随机共振钻井返出液信号处理算法。通过引入非线性惯性权重及新的个体最优值，对标准PSO算法进行优化，克服其易陷入局部极值缺陷的问题，获得实现原始信号共振效应的最佳非线性项系数，采用4阶龙格-库塔算法对随机
钻井技术与装备 | 井筒超声波空化清洗距离影响因素试验研究

钻井技术与装备 | 井筒超声波空化清洗距离影响因素试验研究

超声波能够对油气井滤饼进行清除，提升固井质量，但在井下条件下超声波空化所能产生的清洗距离少有人研究。为此，基于超声波发射换能器、水听器以及套管设计了超声波空化清洗距离检测试验平台。基于试验平台，研究了不同频率、温度及压力下，井下超声空化清洗所能达到的有效清洗距离，探索高温高压井中超声波空化效应去除滤饼的可行性。基于正交试验方法制定试验方案，并对超声空化清洗影响因素开展分析。试验结果表明，对超声空化
钻井技术与装备 | 双封隔器段完井管柱在多工况下的安全研究

钻井技术与装备 | 双封隔器段完井管柱在多工况下的安全研究

现场作业中，温度压力变化频繁，双封隔器与管柱承受巨大压差，导致完井管柱失效频发，威胁完井管柱力学完整性。为保障现场生产安全，根据双封隔器段完井管柱在多工况下的温度压力变化，考虑密闭环空流体的温度效应和油管的弹性变形对密闭环空流体压力的影响，建立了多工况下双封隔器密闭环空压力的计算模型，并对管柱的安全性进行了校核。研究结果表明：在生产、测试和生产工况下，双封隔器以及油管承受的压差小，不影响管柱完整性
钻井技术与装备 | 钻压和扭矩测量系统设计

钻井技术与装备 | 钻压和扭矩测量系统设计

为了实现实时采集并存储钻铤的受力情况数据，根据模块化设计思想，对测量系统的硬件电路进行了设计。根据数据采集、存储和传输要求选择了满足功能与环境要求的主控芯片，设计了数据采集电路、信号放大电路和应变桥补偿电路，确保在温度、功耗、精度等方面适用于井下环境；同时实现了数据采集模块、Flash存储模块和电压补偿模块的软件设计，采用RS485通信实现上位机与钻压和扭矩测量处理模块的数据传输，通过上位机软件完
钻井技术与装备 | 静态推靠机械式垂钻工具的研制及试验

钻井技术与装备 | 静态推靠机械式垂钻工具的研制及试验

针对深层超深层油气开发中高陡构造、大倾角等地层的防斜打快，海上油气开发中高密度丛式井的防碰打直，干热岩开发中的耐高温防斜打直等工程技术难题，依据“低成本、耐高温、高可靠”的设计原则，研制了静态推靠机械式垂钻工具。该工具为纯机械式结构，由重力偏重稳定平台、双层互锁静态推靠机构、动力心轴和PDC复合轴承组成。对工具的关键结构及功能进行了介绍，并建立立式试验台架对工具的性能进行了验证，同时对工具进行了现
海洋石油装备 | 井下应急封堵装置坐封过程的流固耦合效应

海洋石油装备 | 井下应急封堵装置坐封过程的流固耦合效应

井下应急封堵装置是为应对海洋钻井过程中突发溢流和井涌事故而研发的应急设备。当井下出现溢流后，流体压力高、流速快，封堵装置在坐封钻套环空的过程中必定受到环空压力和流体流动的影响。为正确评估井下应急封堵装置的坐封效果，基于流固耦合方法，构建了井下应急封堵装置坐封的有限元分析模型，分析了流体流动和压力对坐封过程和坐封效果的影响。研究结果表明，坐封过程中，胶筒变形使胶筒与套管内壁环空通道变窄，导致流体流速
海洋石油装备 | 海上油田同源闭式注水流量控制装置研究与应用

海洋石油装备 | 海上油田同源闭式注水流量控制装置研究与应用

同源闭式注水工艺兼具生产和注水功能，管柱结构较为复杂，注水温度也较高，同时传统的投捞水嘴式流量调节方式存在调节效率低、大斜度井不适用等不足。为此，在优选控制方式的基础上，优化设计了流量控制装置的关键结构和参数，形成了适用于多井同源闭式注水的多级液控流量控制装置，通过地面性能试验验证了流量控制装置耐高温高压、大排量调节的性能。试验和现场应用结果表明：多级液控流量控制装置满足150 ℃高温、60 MP
海洋石油装备 | 等百分比套筒调节阀开孔布局优化设计方法

海洋石油装备 | 等百分比套筒调节阀开孔布局优化设计方法

针对目前我国套筒调节阀设计中存在的需要依靠经验、设计周期较长且设计精度较低等问题，基于流量方程、流量特性方程及开孔几何形状方程，推导满足等百分比流量特性的调节阀套筒开孔布局数学模型，随后选用遗传算法进行模型求解。以某一水下采油树用等百分比套筒调节阀为例，采用建立的设计方法完成了其套筒开孔布局设计。对比分析结果表明：所设计的调节阀过流面积和满足等百分比要求的理想调节阀过流面积之间的误差不超过4.63
油气田开发工程 | 超临界CO2井筒泄漏相变多物理场特征研究

油气田开发工程 | 超临界CO2井筒泄漏相变多物理场特征研究

注CO2井井筒中CO2泄漏后相变出现多态混杂，内部流态不清，难以明确碳捕集、封存及再利用过程中的CO2封存泄漏检测机理。为此，探究了注超临界CO2井筒泄漏后各物理场变化特征，采取仿真方式将井下无色超临界CO2泄漏过程可视化呈现，结合高精度描述CO2物性的S-W方程和数值拟合的方式，计算注超临界CO2井筒泄漏演化及不同泄漏工况的状态。研究结果表明：检测超临界CO2泄漏可以首先利用温度/压力监测定位潜
油气田开发工程 | 陶瓷膜过滤换热一体化元件余热回收性能分析

油气田开发工程 | 陶瓷膜过滤换热一体化元件余热回收性能分析

我国油田采出水余热资源丰富，但目前采出水余热回收效率较低。为了提高采出水余热回收效率，提出了陶瓷膜过滤换热一体化元件，采用数值模拟方法开展了螺旋换热管结构参数和工艺参数对余热回收性能影响的研究。研究结果表明：与光滑换热管相比，螺旋结构增强了采出水流动的湍动能，有利于破坏边界层，提高流体混合性能，强化换热管余热回收性能；当螺距为15 mm，流量比为0.6时，综合评价因子具有最大值1.041，强化传热
油气田开发工程 | 长期水驱储层时变规律表征及对开发动态的影响

油气田开发工程 | 长期水驱储层时变规律表征及对开发动态的影响

具有强非均质性及渗流优势通道的长期水驱开发油藏，由于长时间、高强度的水驱冲刷作用，需考虑实际开发过程中存在的储层物性及油水运移特征的时变表征问题。通过长期水驱物理模拟试验明确了不同渗透率级别下渗透率、相渗时变规律，建立了考虑渗透率、残余油饱和度随驱替倍数变化的时变表征模型。通过耦合商业黑油数值模拟器，建立了考虑不同连续时变特征的数值模拟方法。研究结果表明：随驱替倍数增加，相对高渗储层渗透率呈对数增
油气田开发工程 | 稠油水平井射频原位加热温度分布及影响因素

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为了解决在稠油开发中注蒸汽降黏技术高耗能、高碳排放的问题，提出了一种稠油水平井射频原位加热技术。在研究射频加热机理的基础上，开展了水平井射频加热工艺概念设计，建立了电磁-热耦合模型，评估了射频加热性能并综合分析了稠油储层热、电等多重性质对温度分布的影响规律。研究结果表明：分布在天线周围储层的温度较高，最高温度位于天线中垂线的井筒处且井筒温度曲线沿着天线中垂线对称分布，储层温度随着径向距离的增大而减
油气田开发工程 | 环空多级压裂工具串冲蚀磨损成因分析

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针对水平井连续管环空多级压裂中，喷枪及其上部工具均出现不同程度的冲蚀磨损和失效问题，采用数值模拟方法，依据139.7 mm（5.5 in）套管内连续管环空压裂工艺和工具结构参数，建立了压裂液颗粒流和工具冲蚀的数值模型及计算方法；通过正交试验设计了工具串窜动、管内流速、环空流速、含砂体积分数以及地层破裂压力5因素5水平的25种计算工况。数值模拟结果表明：喷枪上部工具出现冲蚀磨损的主要因素是工具串窜动
油气田开发工程 | 超高压气井油管悬挂器金属密封研究

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针对140 MPa超高压芯轴式油管悬挂器密封问题，优选半X形金属密封作为油管悬挂器的金属密封形式，通过有限元仿真研究了顶丝位移、凸台半径、底部夹角、过盈量和温度等参数对密封性能的影响，并采用响应面法对密封关键结构参数进行优化。研究结果表明：密封接触宽度和最大von Mises应力与半X形金属密封顶丝位移呈正相关，最大接触应力呈先增大后减小趋势；密封接触宽度与最大接触应力随凸台半径、底部夹角的增大呈
油气田开发工程 | 同心双管射流泵流量修正系数的优化研究

油气田开发工程 | 同心双管射流泵流量修正系数的优化研究

射流泵排水采气工艺是释放高产水气井产能的重要排采工艺，但在实际应用中射流泵理论方程存在气井适应性差、计算结果误差大、无法精准指导工艺参数设计的问题。基于射流泵理论排量方程，分析造成理论计算值与实际值之间存在误差的原因，明确流量修正系数优化对射流泵工艺设计的重要作用，并依托Q1井同心双管射流泵工艺+井下智能监测技术，建立了一套有效的流量修正系数计算方法，拟合出一个六元参数流量修正系数经验方程，准确率
石油管工程 | 改善钻杆螺纹应力分布的数值计算方法研究

石油管工程 | 改善钻杆螺纹应力分布的数值计算方法研究

钻杆在钻进过程中，螺纹接头处易发生应力集中而断裂。为此，以钻杆螺纹接头为研究对象，采用数值模拟方法建立了螺纹接头计算模型，对其在上扣扭矩作用下的受力状态进行分析。研究了螺纹接头在不同副台肩间隙、主台肩倒角半径下的应力分布，以及减应力槽对螺纹应力和密封性能的影响。研究结果表明：在上扣扭矩作用下，内、外螺纹所受应力由大端到小端逐渐减小，主台肩侧第一圈啮合齿所受应力最大；随着副台肩间隙的减小，螺纹大端应
石油管工程 | 液固流异径管弯管连接管路冲蚀磨损研究

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长输油气管道由多种管道部件组成，但是对于管道部件连接管路的冲蚀磨损研究较少。为此，建立2种异径管弯管连接管路数值计算模型，利用CFD研究液固两相流中异径管弯管连接管路的冲蚀磨损特性；通过对比研究颗粒直径、流速、颗粒质量流量和异径管弯管间连接距离对2种连接管路冲蚀磨损的影响规律。分析结果表明：异径管变径区域存在的压差加速流体流动，造成更严重的冲蚀磨损和流动分离现象;连接管路最大冲蚀速率随着颗粒直径、
油气与新能源 | 基于GWO-SVR模型的水合物试采套管动态可靠性评估

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水合物分解相变导致套管边界条件和载荷具有较强的时间相关性，采用数值模拟的方法获得大量套管动态力学响应数据极为困难，无法开展水合物试采井套管的动态可靠性评估。为此，基于灰狼优化支持向量机算法（GWO-SVR）建立水合物试采过程中的套管动态响应预测模型，提出基于代理模型的套管时变可靠性评估方法，揭示时变不确定条件下的套管可靠性降级演化规律。研究结果表明：基于GWO-SVR算法的水合物试采井套管动态响应

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钻井技术与装备 | 基于PSO的随机共振钻井返出液信号处理方法

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钻井技术与装备 | 井筒超声波空化清洗距离影响因素试验研究

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钻井技术与装备 | 双封隔器段完井管柱在多工况下的安全研究

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钻井技术与装备 | 钻压和扭矩测量系统设计

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钻井技术与装备 | 静态推靠机械式垂钻工具的研制及试验

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海洋石油装备 | 井下应急封堵装置坐封过程的流固耦合效应

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