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2025年01期

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油气人工智能 | 压力与规则双约束下的溢流智能预警模型

油气人工智能 | 压力与规则双约束下的溢流智能预警模型

随着油气勘探开发向复杂油气资源领域拓展，地层压力层系变化更为复杂。溢流作为钻井高危风险之一，对其进行及时准确预警愈发重要。分析了正常工况与溢流下的表征参数，以逻辑规则构建工况识别模型，实现钻进、起下钻等8种工况的实时分析，从而减少钻井工况对溢流分析的影响。通过特征工程构建数据库，分析数据有效性，利用神经网络形成溢流智能预警模型。利用小波分析诊断溢流波动，结合传统溢流诊断规则，实现压力信号与规则双约
油气人工智能 | 基于并行混合模型的滚动轴承剩余寿命预测

油气人工智能 | 基于并行混合模型的滚动轴承剩余寿命预测

准确地跟踪和预测滚动轴承剩余使用寿命，对于保障工业设备的安全性和可靠性具有重要的现实意义。针对现有模型在变工况下滚动轴承剩余寿命预测精度低、鲁棒性差的问题，提出一种基于并行混合模型的滚动轴承剩余寿命预测方法。引入添加SENet的多尺度卷积神经网络，提取滚动轴承退化阶段的深层特征；通过变分模态分解将所提特征分解为趋势项和随机项，分别输入到相关向量机和添加时序模式注意力机制的长短时记忆网络中进行预测，
油气人工智能 | 基于井下参数的SCNGO-SVM卡钻预警方法研究

油气人工智能 | 基于井下参数的SCNGO-SVM卡钻预警方法研究

针对卡钻风险预测的问题，提出了一种融合正余弦和折射反向学习的北方苍鹰优化算法（SCNGO）和支持向量机（SVM）的卡钻预警模型。针对北方苍鹰优化算法（NGO）容易陷入局部最优以及初始解的分布具有随机性和非均匀性的特性，引入折射反向学习策略初始化北方苍鹰算法个体、正余弦策略替换原始苍鹰算法的勘察阶段的位置更新公式和正余弦策略的步长搜索因子进行改进，将SCNGO用于SVM寻参，并将模型SCNGO-SV
钻井技术与装备 | 应用于全电控智能井的无线电能传输系统设计

钻井技术与装备 | 应用于全电控智能井的无线电能传输系统设计

无线电能传输系统是全电控智能井的重要组成部分，为井下测控设备提供可靠和高质量电能，然而其设计方法的缺失已成为限制国内全电控智能井研发的关键技术之一。为此，对井下无线电能传输系统的设计进行了深入研究，在分析谐振式无线电能传输技术的基础上，根据脱接头实际结构完成了松耦合变压器设计。Maxwell软件对匝数比为n∶m松耦合变压器（8≤n，m≤12）仿真结果表明，匝数比12∶12的松耦合变压器的发射线圈和
钻井技术与装备 | 小井眼钻井液脉冲器工作性能分析及参数优化

钻井技术与装备 | 小井眼钻井液脉冲器工作性能分析及参数优化

连续波钻井液脉冲器是随钻测量仪器（MWD）中以强脉冲形式向地面传输数据的关键部件。为满足老井开窗侧钻作业要求，必须解决小尺寸空间下钻井液脉冲器的结构设计、水力冲蚀和信号强度问题。根据实际小井眼尺寸、悬挂钻铤及匹配MWD仪器结构尺寸，确定了小尺寸钻井液脉冲器上悬挂挂接方案及脉冲信号产生方式（连续波），完成了连续波脉冲器的结构方案及关键部件（旋转阀）的设计；以实际脉冲器设计案例（设计参数）为研究对象，
钻井技术与装备 | 随钻装备的有源前端整流器仿真与试验研究

钻井技术与装备 | 随钻装备的有源前端整流器仿真与试验研究

为解决旋转导向系统中无源二极管整流器导致交流端电流谐波大、直流总线电压缺乏可控性，以及功率因数偏低的问题，提出应用于旋转导向系统的有源前端整流器方案。通过对旋转导向系统中发电整流模块的电压稳定性、电磁兼容性及功率管理的分析研究，构建了有源前端整流器仿真模型，并对其在空载到满载及动态载荷变化下的性能进行仿真；实现了有源前端整流器的系统设计，并在实验室内搭建了系统测试平台。测试结果表明：发电机端电流谐
钻井技术与装备 | 涡轮驱动式振荡旋转套管引鞋研制及应用

钻井技术与装备 | 涡轮驱动式振荡旋转套管引鞋研制及应用

针对长水平井以及大斜度斜井套管下入摩阻大、易卡套、下入难等问题，研制了井下涡轮驱动式振荡旋转套管引鞋。建立了工具的三维模型，并通过Fluent软件搭建了涡轮定子、转子流场计算数值模型，探究了不同叶轮安放角对叶片压力及表面流速的影响，进而对叶轮结构参数进行优化设计。搭建了套管动力引鞋工具地面测试试验平台，对其关键性能参数进行测试，结果满足设计需求，并开展了相关现场试验。试验结果表明：该工具可通过钻井
钻井技术与装备 | 长水平井旋流冲砂工具设计与仿真分析

钻井技术与装备 | 长水平井旋流冲砂工具设计与仿真分析

针对长水平井疏松砂岩油气藏井底出砂以及冲砂液携砂上返时，砂粒受重力影响容易二次沉积，造成卡钻、砂堵等问题，设计了一种可前冲和后冲的旋流冲砂工具。对工具的结构组成及结构原理进行了介绍，结合工具原理，建立了旋流冲砂工具冲砂作业三维仿真模型，确定了冲砂边界条件，开展了冲砂效果数值仿真分析；通过改变前后、后向喷嘴的倾角和直径，并结合仿真分析对工具结构参数进行了优选。研究结果发现：前向喷嘴倾角为45°、后向
钻井技术与装备 | 旋转引鞋套管下放工具研制与试验

钻井技术与装备 | 旋转引鞋套管下放工具研制与试验

针对深井超深井以及水平井等高难度井井筒内普遍存在砂桥、岩屑床等导致的套管难以下放到位的问题，研制了一款以涡轮为动力元件的旋转引鞋套管下放工具。通过建立涡轮定、转子的三维模型，利用ANSYS仿真软件对其进行流道抽取、仿真分析和水力性能预测，并搭建了10级涡轮试验台架进行水力性能试验。试验结果表明：试验数据与仿真数据相符；涡轮最佳转速区间为600～1 000 r/min，扭矩120～180 N·m，压
钻井技术与装备 | 大庆深层水平井钻井关键技术

钻井技术与装备 | 大庆深层水平井钻井关键技术

深层水平井钻井技术是天然气开发的重要手段。大庆深层水平井钻井施工存在地层研磨性强、钻头寿命短、提速手段单一等问题。为了提高深层水平井勘探开发速度，降低成本，对大庆深部气藏地质特性、深层水平井的施工难点进行分析，通过开展井身结构优化设计、井眼轨迹优化、高效钻头研选、提速工具集成应用、钻井参数优化等技术研究，形成了大庆深层水平井钻井关键技术。该技术现场应用14口井，平均机械钻速提高35.03%，平均缩
油气田开发工程 | 高温高压多场耦合下封隔器载荷变化规律研究

油气田开发工程 | 高温高压多场耦合下封隔器载荷变化规律研究

封隔器作为关键的井下生产工具，在保护油气安全生产和提高生产效率方面发挥着重要作用，但在高温高压的复杂作业环境下，由于其承受的轴向载荷过大，容易出现失效情况。以封隔器轴向载荷对研究对象，考虑焦耳-汤姆孙效应建立了测试与生产工况下的温-压耦合预测模型和温-压耦合作用下的封隔器载荷计算模型，分析了产量、封隔器下入深度及气体相对密度对封隔器承受载荷的影响。研究结果表明：焦耳-汤姆孙效应对高温高压井井筒温度
油气田开发工程 | 基于SPH法的套管冲蚀特性及结构优化研究

油气田开发工程 | 基于SPH法的套管冲蚀特性及结构优化研究

针对固井滑套压裂中冲蚀特性及结构优化等问题，基于光滑粒子动力学方法（SPH）建立球形砂粒冲击金属表面的SPH数值模型，模拟多个砂粒冲击套管材料42CrMo的微观过程，分析砂粒的撞击行为与冲蚀之间的关系；同时利用CFD模拟方法与Oka冲蚀模型结合现场实际工况，对不同端口特性的套管内壁进行冲蚀磨损的数值计算。研究结果表明：SPH法能较好地表现出砂粒在撞击套管材料时的微观变形，有助于研究微观下材料的变形
油气田开发工程 | 变频驱动游梁有杆泵系统仿真与频率优化研究

油气田开发工程 | 变频驱动游梁有杆泵系统仿真与频率优化研究

针对电机匀速驱动游梁抽油机运行过程中周期性交变载荷变化大、系统能耗高及故障多的问题，分析了电机变频驱动对抽油机运动规律、悬点载荷、变速箱扭矩及电机功率的影响，建立了变频控制抽油系统动态能耗的仿真模型。以电机输出功率均方根最小、输出功率峰值最小和负发电最小为目标函数，综合考虑平均频率不变、上下冲程时间分配、频率范围等约束条件，建立了周期运行频率优化设计的数学模型，并采用粒子群优化算法求解周期频率分布
油气田开发工程 | 压裂泵V形组合柱塞动态密封性能分析

油气田开发工程 | 压裂泵V形组合柱塞动态密封性能分析

压裂泵柱塞密封性能直接影响到压裂泵的工作效率和可靠性。为研究V形密封圈在准静态和正弦速度运动下的密封性能，以V形组合柱塞密封圈为研究对象，通过建立二维轴对称有限元模型，运用有限元数值模拟方法对其密封性能进行深入分析。研究重点包括准静态密封和正弦速度运动下过盈量和介质压力对密封性能的影响。研究结果表明：在动态密封工况下，V形密封圈靠近柱塞一侧更容易发生失效，密封圈的唇尖部位会产生明显的应力集中。当过
油气田开发工程 | 水平井井下流量含水监测装置研制与试验

油气田开发工程 | 水平井井下流量含水监测装置研制与试验

针对低液量水平井分段生产测试采用井口取样化验含水、大罐计量折算流量方式存在的测试效率低、劳动强度大、现场作业风险高等突出问题，设计了一种井下流量含水监测装置。该装置在水平井单层段分段生产过程中，可实现单个产层段流量、含水、温度、压力参数自动采集、存储，通过地面数据回读分析，能判识不同产层段产出类型及产出特征。室内试验结果表明，装置达到了设计工艺技术指标。现场试验评价结果表明，该装置实现了低液量水平
石油管工程 | 基于磁记忆检测方法的便携式钻杆检测设备

石油管工程 | 基于磁记忆检测方法的便携式钻杆检测设备

当钻杆在井下出现穿刺渗漏、断裂等失效问题时，会因钻杆破裂而停止工作，对钻井施工造成严重损失，严重者可能会发生重大事故。为实现快速高效的钻杆表面缺陷检测，简单介绍了磁记忆检测方法检测金属缺陷的机理，在此基础上，介绍了一种搭载磁记忆探头的便携式钻杆表面损伤检测装置。该装置可以高速、稳定地采集多种尺寸的钻杆表面磁记忆信号，并结合钻杆损伤磁记忆检测软件进行分析，实现对钻杆表面缺陷的可视化分析。通过开展相关
石油管工程 | 基于低约束试件的X80环焊缝断裂韧性测试研究

石油管工程 | 基于低约束试件的X80环焊缝断裂韧性测试研究

当前国际通用的断裂韧性测试标准测得的断裂韧性严重低估了管道环焊接头抗断裂的能力，致使断裂评价偏于保守。为此，开展了管道环焊接头断裂韧性测试研究，分别采用卸载柔度法、规则化法以及改进的规则化法，针对基于单边缺口拉伸试件的X80管道环焊接头，改变试件裂纹长度以及侧槽深度，测试其断裂韧性，并对比分析了测试结果。分析结果表明：实际测量得到的裂纹扩展量与通过卸载柔度法计算出来的裂纹扩展量之间的误差最大为3.
石油管工程 | LNG接收站与天然气管网协同运行优化策略

石油管工程 | LNG接收站与天然气管网协同运行优化策略

随着天然气管网互联互通一体化格局的形成，各资源和市场纳入管网系统统一调度运营。基于LNG资源入网后存在站场和已有管道间压力匹配以及多资源间的气量协调问题，针对冬季保供期某LNG资源聚集区域，借助TGNET软件建立LNG接收站与天然气管网协同运行仿真模型，研究不同边界条件下管网系统多资源调度供气方案，并重点针对可控的LNG资源，从管输费、能耗费以及总利润等角度开展了不同接收站间气量匹配方案的经济性比

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