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2024年04期

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油气人工智能 | 基于改进时序网络的钻进参数可解释实时预测

油气人工智能 | 基于改进时序网络的钻进参数可解释实时预测

实时准确预测钻进参数变化趋势对现场钻井作业具有重要参考价值。针对智能模型在现场作业应用中面临的钻进参数可获取性限制，提出了一种基于注意力时域卷积网络（AT-TCN）的钻进参数超前预测方法。该方法不仅考虑了录井曲线随深度变化的趋势和自相关性，同时嵌入高拓展性的注意力机制模块，使模型更好地捕捉钻进参数的动态变化。利用现场钻井数据集测试，评估了模型在预测4种关键钻进参数（扭矩、立管压力、钻井液当量密度和
油气人工智能 | 基于双目视觉的吊卡识别及其方位检测方法

油气人工智能 | 基于双目视觉的吊卡识别及其方位检测方法

针对钻井自动化中的吊卡方位需要人工参与，存在识别定位缓慢和准确性差等问题，建立了基于双目视觉的吊卡自动识别和方位检测系统。通过搭建双目相机视觉检测系统，对获取的吊卡图像进行标定、立体校正和立体匹配，进而获取吊卡图像的深度图。在原YOLOv5s目标检测算法的主干网络中引入卷积注意力机制模块，将要识别的目标即吊卡图像进行增强，进一步提高吊卡的识别准确率，结合深度图计算出吊卡中心位置相对机械手的距离和偏
油气人工智能 | 联合残差域自适应的变工况轴承故障诊断方法

油气人工智能 | 联合残差域自适应的变工况轴承故障诊断方法

滚动轴承由于实际工况变化造成故障数据特征分布不同，出现跨领域问题，传统以数据独立同分布为前提的故障诊断方法难以解决该问题。为此，设计并搭建了聚合残差网络，以残差连接和分组卷积式的独特网络结构实现故障敏感特征深度挖掘。提出一种联合残差域自适应的故障诊断方法，该方法通过最优广义S变换构建聚合残差网络提取图像的可迁移特征，最后以联合最大均值差异自适应地减小数据间的联合分布差异，实现变工况轴承的故障诊断。
油气人工智能 | 无线射频压裂滑套系统模拟试验研究

油气人工智能 | 无线射频压裂滑套系统模拟试验研究

将无线射频识别（RFID）技术应用到油水井压裂中，能够很好地解决现有压裂滑套存在的压裂级数受限、操作非智能等诸多问题。因井下工况复杂，理论分析与实际应用差别较大，为进一步系统地探究井下无线射频系统的开发应用，使用三维软件设计无线射频滑套模拟试验台，对标签的运动状态进行理论分析，并建立室内模拟试验平台，系统地进行井下相关试验。试验结果表明：标签选择有铁氧体磁芯，且天线绕制形式选用单层螺线管线圈，可以
钻井技术与装备 | 连续管钻井个性化PDC钻头降扭机理及试验研究

钻井技术与装备 | 连续管钻井个性化PDC钻头降扭机理及试验研究

由于连续管自身管径小、柔性大等特性，在进行井下钻进时容易导致摩擦自锁和管柱屈曲，存在钻压施加困难、进尺低下等问题。为提高连续管在低钻压情况下的钻进能力，个性化设计了连续管钻井专用小尺寸PDC钻头。通过单齿切削试验、水平井钻柱微钻头破岩试验、全钻头破岩试验开展小尺寸PDC钻头的降扭机理研究，对比不同齿形对破岩效果的影响。研究结果表明：在PDC切削齿前倾角较小时，破碎相同体积的岩石，宽刃齿所受切削力平
钻井技术与装备 | 推靠式旋转导向系统钻具组合力学性能分析

钻井技术与装备 | 推靠式旋转导向系统钻具组合力学性能分析

针对基于动力学特性的旋转导向钻具安全性能研究较少。为此，综合考虑钻具结构、钻井参数、钻柱与井壁接触等参数，基于Lagrange方程建立了全井钻柱系统动力学模型，采用有限单元法对模型离散，并采用Newmark-β求解，根据旋转导向钻具结构和钻具属性，研究了扶正器安装位置、柔性节尺寸、钻压影响因素下的旋转导向钻具组合动力学特性和安全性能。研究结果显示：安装扶正器能显著降低旋转导向钻具组合的横向振动；柔
钻井技术与装备 | 冲击螺杆钻具结构设计与参数优化

钻井技术与装备 | 冲击螺杆钻具结构设计与参数优化

为了高效钻进硬岩地层，将螺杆钻具的大扭矩与轴向冲击工具的高频低幅冲击特性相结合，研制了一种冲击螺杆钻具。在工具结构原理讨论的基础上，建立了轴向冲击短节的冲锤运动控制方程，分析了冲锤的运动特性，并以工具冲击功和最大能量利用率为评价指标，采用正交试验方法对主要工具结构参数进行了优化研究。研究结果表明：冲锤往复运动过程为加速度逐渐减小的非线性加速运动，节流喷嘴直径和冲锤运动行程是影响冲击功的主要因素，而
钻井技术与装备 | 聚焦于碰摩诱导的非规则形貌套管磨损分析

钻井技术与装备 | 聚焦于碰摩诱导的非规则形貌套管磨损分析

由于钻磨铣作业管柱刚度低且受力情况复杂，发生涡动时不可避免会碰摩套管，诱导套管产生不连续、随机的磨损，降低井筒安全性。为研究碰摩磨损对套管安全性的影响规律，基于转子动力学理论建立了钻磨铣作业钻柱有限元动力学模型，得到钻柱涡动轨迹及钻柱涡动诱发的套管碰摩特征；同时建立了碰摩磨损体积计算模型，考察转速、钻压对碰摩诱导的套管磨损的影响规律；将碰摩磨损缺陷引入套管模型，采用应力集中比值分析碰摩磨损缺陷对套
钻井技术与装备 | 变椭圆振动筛筛分性能的数值模拟研究

钻井技术与装备 | 变椭圆振动筛筛分性能的数值模拟研究

钻井液振动筛作为一级固相控制设备，常存在“筛堵”“筛糊”和“跑浆”等问题，而通过改变“力心”和质径积比值等参数来得到合理的变椭圆振动轨迹，可以较好解决这些问题。针对变椭圆轨迹振动筛的结构参数改变要求，研究其对振动轨迹和颗粒行为的影响，并基于离散元法（Discrete Element Method）的耦合多体系统动力学（Dynamics of Multi-body System）研究方法，对变椭圆
钻井技术与装备 | 近钻头钻压和扭矩的高精度温度补偿方法

钻井技术与装备 | 近钻头钻压和扭矩的高精度温度补偿方法

获取近钻头工程参数对于钻井安全生产具有十分重要的意义。随着技术的发展，地面间接测量技术已无法满足实际钻井需求，通过井下直接测量的方式获取实时的钻压扭矩等参数是当前主要研究方向。为此，根据应变测量原理，提出了井下钻压扭矩参数测量的应变片粘贴方案和电桥测量方案。试验研究表明，机械结构自身的应变与外载之间存在非线性关系，并且在高温环境下非线性误差更加突出。为了提高测量数据的精度，通过简化温度、压力和电桥
海洋石油装备 | 深水钻井导管-软土作用特性与疲劳影响分析

海洋石油装备 | 深水钻井导管-软土作用特性与疲劳影响分析

深水钻井过程中，导管承受复杂的水平载荷作用，导管-软土相互作用特性有待深入研究，且软土作用对管柱疲劳的影响规律尚不明确。为此，基于有限元软件建立了深水钻井导管-软土相互作用数值分析模型，研究了黏土和砂土2种地基模型中水平载荷作用对钻井导管产生的剪力、弯矩影响规律。考虑单向循环载荷、双向不对称循环载荷、双向对称循环载荷3种载荷形式，对钻井导管进行疲劳寿命分析。研究结果表明：黏土地基中由于土反力较小，
海洋石油装备 | 海上稠油热采插入密封工具研制与试验

海洋石油装备 | 海上稠油热采插入密封工具研制与试验

为了解决海上稠油热采作业注汽不均匀、油藏局部吸热、开采效率低的问题，通过工艺分析，研制了海上稠油热采插入密封工具。该工具采用导热油吸热膨胀作为坐封动力源，可有效简化工具结构和作业流程。通过对比试验对热膨胀试验油进行了优选，采用专业软件对工具关键部件进行有限元分析，验证了工具结构及选材的合理性，并在室内对工具的性能进行验证。现场测试结果表明：该插入密封工具在经过3个轮次、350和50 ℃高低温密封测
油气田开发工程 | 压裂井的三维精细表征与单井模拟分析

油气田开发工程 | 压裂井的三维精细表征与单井模拟分析

目前压裂直井或压裂水平井的单井模拟主要是基于二维或拟三维网格进行表征，但这2类网格无法精细表征裂缝、井筒的三维空间形态。为此，提出利用计算机辅助设计（CAD）技术来进行压裂井的三维几何建模方法，形成了3D精细半结构网格剖分方法和流程，以及高效数值求解方法，将该方法应用于现场一口压裂直井，并对其进行了模拟分析。分析结果表明：所构建的3D压裂直井、压裂水平井的内边界井模型，简化和统一了不同压裂井模型的
油气田开发工程 | 集束连续管井口悬挂分流装置的研究与应用

油气田开发工程 | 集束连续管井口悬挂分流装置的研究与应用

集束连续管作为油气生产管柱，利用自身多通道独立工作的特点，可以开展两气合采生产作业，实现同一口井多储层高效开采，尤其对储层物性差异大的地层开发优势显著。针对现有常规井口大通径管柱悬挂配套复杂、适用范围受限、同时需兼顾导流及密封的问题，采用多瓣式卡瓦悬挂结构，配合专用分流组件，研制了一种基于集束连续管两气合采工艺的井口装置。该装置具备井口悬挂和分流密封功能，解决了集束连续管2根内管与四通阀旁通中心基
油气田开发工程 | 基于时域积分的温差流量传感器仿真与试验

油气田开发工程 | 基于时域积分的温差流量传感器仿真与试验

目前对于温差流量传感器的研究处于摸索阶段，传感器温度场与流量关系不明确，开展传感器的模拟仿真和试验有助于进一步提高传感器的分辨率和稳定性。为此，通过COMSOL仿真软件对测速传感器温度场进行了仿真分析和试验研究，探究了流量和持水率对测速传感器温度场的影响规律，明确了流量和持水率与时域积分结果的关系。试验结果表明：流量和持水率与积分结果均呈单调递减关系，与仿真结果一致，且在流量0～30 m3/d，持
油气田开发工程 | 芯轴式封隔器金属密封设计及密封性能分析

油气田开发工程 | 芯轴式封隔器金属密封设计及密封性能分析

针对油页岩、页岩油、重质油和富油煤等非常规油气资源采用地下原位改质技术开采，井下存在高温、高压和腐蚀环境，常规封隔器及其密封不能满足工程要求的问题，设计了一种芯轴式金属对金属密封的井下封隔器，密封副采用耐高温和腐蚀的Inconel 625材料，其中密封座采用金属陶瓷涂层结构。进行了封隔器坐封密封原理试验。试验结果表明，封隔器能在油套大环空间隙形成密封，且密封能力随着坐封载荷的增加而增大。基于密封接
油气田开发工程 | XXJ20Y电动斜直井修井机的研制与应用

油气田开发工程 | XXJ20Y电动斜直井修井机的研制与应用

为满足斜直水平井修井作业需求和验证斜直井作业工艺参数，研制了XXJ20Y电动斜直井修井机。介绍了修井机的主要结构和原理，提出将油管作业空间由后端移至机身内的思路。创新对中方法和油管运移及摆放路线，设计相应的整机对中结构、井架结构和抓管、移管、排管结构。应用Pro/E和ANSYS Workbench 15.0等主流分析软件对井架和底座等关键零部件进行了三维建模和强度校核。该修井机进行了小规模的试验应
油气田开发工程 | 储气库用大尺寸可溶封隔器研制及试验

油气田开发工程 | 储气库用大尺寸可溶封隔器研制及试验

在储气库不压井作业中，常规封隔器存在综合成本高、尺寸受限、溶解效果差等问题。为此，研制出一种适用于外径177.8 mm套管的大尺寸可溶封隔器。根据相关技术要求和生产需求，对该封隔器关键部件进行力学计算校核，对主体结构参数进行优化设计，在模拟地层液、KCl溶液以及柠檬酸溶液中，对配比出的镁铝合金进行室内溶解试验，并对主体结构力学性能进行仿真分析。分析结果表明：该封隔器可满足在3～15 d内储气库封隔

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