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[硕士论文] 陈勇
测试计量技术及仪器 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随钻声波传输技术由于其自身优势,越来越多地应用在导向钻井领域。但由于传统的随钻声源大多采用压电陶瓷换能器作为声波发生器,存在声功率不足,传输距离有限等问题。本文将等离子体声源应用在井下随钻信息传输中,作为新型随钻声源。该等离子体声源基于水下高压放电产生声波脉冲进行信息传输的原理,具有声压级高、频谱覆盖宽、重复频率高、安全性好等优点,能够实现井下强干扰下大容量数据信息的长距离、实时、快速传输。
  本文主要针对等离子体声源研究了以下三方面的内容:
  (1)对等离子体声源的主体结构进行研究分析。针对井下的复杂环境,结合声源的放电条件,对该声源进行调研和可行性分析;对高压充电系统和高压放电系统的主要部件进行研究选型,主要包括高压储能电容器、升压变压器、脉冲触发开关、传输电缆、放电电极和聚能装置。
  (2)利用数值模拟软件 LS-DYNA,对放电冲击波的近场传播规律和声场能量的聚焦规律进行了数值模拟研究。采用由柱状炸药驱动源所产生的水中冲击波,对其传播过程中的波阵面演化情况作了数值模拟研究,接着对冲击波在椭球面罩和抛物面罩内的声场能量聚束规律作了数值模拟研究。
  (3)对脉冲放电回路和放电间隙电弧电阻进行了理论分析,并进行了水下声源系统初步放电试验。主要对放电回路电参数进行研究,并试验了不同参数对声脉冲波的影响关系。
[硕士论文] 邓潇潇
测试计量技术及仪器 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:存储式声波测井是近年来发展的最新测井技术,用于测量地层的声学特性,获取孔隙度参数等。但在实际应用中,由于井况复杂、仪器晃动、噪声等因素使远阵列的接收波形失真严重,导致常规方法自动计算的声波时差有误差,而厂家提供的软件需要手动选取首波负峰位置,耗费大量时间与人力。因此本文的目的是研究适应性强的存储式声波测井数据处理新方法,开发全自动的一发多收存储式声波测井数据处理软件,提高生产效率。
  本文首先进行一发多收存储式声波测井纵波时差提取算法研究。以一发三收(SL6000)和一发八收(GIS60)存储式声波测井仪的结构特性、工作原理为理论基础,分析不同仪器采集的数据格式,根据原始波形数据中纵波首波负峰位置的规律,重点分析一发八收模式首波检测和慢度计算过程中出现的问题,提出将时间域波形失真解决方法和纵向深度域时差突变解决方法相结合的首波提取新方法;再将相关分析法结合异常点处理的方法应用到存储式声波测井中提取纵波时差,寻找最相关位置对应的最佳慢度。
  其次,在存储式声波测井纵波时差数据处理算法的基础上借助 VC++6.0结合TeeChart控件开发声波时差数据处理软件平台。根据用户需求设计软件需要实现的功能,创建首波检测动态链接库和慢度动态链接库将算法程序加载到软件平台里,实现自动计算时差、人工干预、曲线绘制与编辑、深度定位、动态预览等多种功能。软件操作简单,设计实现自动计算时差、手动计算时差、图形绘制、导出曲线、波形二维图像等模块。最后通过一发三收和一发八收仪器采集的数据,将软件应用到实际操作中,验证了软件的各部分功能的正确性。
[硕士论文] 王浩
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:智能完井在解决水平井找水调剖以及多层合采等问题时,具有较为明显的优势,日益得到油田管理者的关注,但是该技术经过多年发展却未在油田得到大规模应用,其主要原因在于如何通过调节井下控制阀从而实现最大的油田经济利益,即如何制定简单、通用、高效的井下控制阀的调节方法。针对以上问题,本文在深入调研国内外研究成果的基础上,详细剖析了各种优化控制方案在提高智能井产量以及对油藏整体控制能力中的作用。
  首先,提出了以井下各层含水率作为反馈控制条件的被动控制策略,同时针对不同的实际油藏模型优化控制阀面积调节公式中的参数,该方法不仅能够提高智能完井的产量,而且容易在油田中推广运用;然后,假定在油田开发中后期油藏模型具有良好的预测性,在此基础上,以数值模型为优化载体,研究了主动控制策略中不同的优化算法的适应性,本文对比了序列二次规划、模式搜索算法以及遗传算法等优化算法在优化过程中的优缺点;最后,将集合卡尔曼滤波引用到油藏实时拟合问题中,通过与优化控制相结合,构造智能完井实时闭环优化模型。
  本文通过Eclipse构建智能完井数值模型,采用MATLAB编写算法程序,实现油藏数值模拟与优化算法相结合。经过模拟验证,无论采用了何种优化生产方法,智能完井的整体收益都要大于传统完井方式,累积产油量和累积净现值增长至少在5%以上,累积产水量下降8%左右,同时在比较各优化算法过程中,序列二次规划优化算法展现了较快的收敛速度,为大规模油藏生产优化提供参考,希望本文的研究为智能完井的生产优化方法研究提供有力的帮助。
[硕士论文] 田欢
测试计量技术及仪器 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:可控偏心器旋转导向钻井系统通过对偏心矢量的控制来调整井眼轨迹,偏心矢量控制是钻井导向控制的核心。本文利用模糊逻辑结合神经网络算法对偏心矢量的智能控制方法进行了探索研究,主要做了如下工作:
  介绍了轨迹法面偏差的定义及其表征参数,同时说明了法面偏差的计算方法。对可控偏心器旋转导向BHA进行了空间受力分析,讨论了偏置力和井身曲率对钻头井斜力的影响。通过对导向工具三翼肋推力力学分析和数学计算得到偏心矢量控制方案,并分析了在外套旋转时保持偏心矢量不变的三翼肋推力组合。设计了基于轨迹偏差的偏心矢量模糊控制器及其参数调整仿真流程,提出应用神经网络算法优化控制器的方法。
  最后,搭建了偏心矢量控制的室内试验平台。利用搭建的平台完成了大量相关实验,取得良好效果。论文得出的结论有:偏心矢量控制算法有效;偏心矢量能够跟随的外套最大旋转速度为20r/h左右。
[硕士论文] 古朋
应用化学 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:高效缓蚀剂大多是一类多组分的混合物,需添加一定的助剂或者与不同类型的缓蚀剂配合使用,其中与丙炔醇复配是提高缓蚀剂缓蚀效果最重要的方法之一,但由于丙炔醇毒性大,且价格昂贵,对环境造成的伤害大,因此,研究低毒或无毒,对环境友好、缓蚀效果优良的丙炔醇替代品非常重要。本文以苯乙酮、环己胺、苯甲醛、多聚甲醛及丙醛为原料,合成了Mannich碱3-环己胺基-1-苯基-1-丙酮(HAPA),烯酮类化合物2-苯甲酰基-3-羟基-1-丙烯(BAA)、2-苯甲酰基-3-羟基-3-苯基-1-丙烯(BAAB)和4-苯甲酰基-5-羟基-3-庚烯(BAC),并利用红外光谱对其官能团结构进行表征。以HAPA作为缓蚀剂主剂,烯酮类化合物及增效剂作为助剂,采用静态失重法分别研究了BAA、BAAB、BAC及增效剂与HAPA的协同缓蚀作用,并通过电化学方法、扫描电镜法和电子能谱法对配制缓蚀剂的作用机理进行了推测。由HAPA配制的缓蚀剂MH-I在加量为1.0%,90℃,20%盐酸中可使N80钢片的腐蚀速率为7.2568g·m-2·h-1。同样实验条件下,由BAA、BAAB和BAC与HAPA复配制备的系列缓蚀剂MHA、MHB和MHC可使N80钢片腐蚀速率降低到3.0g·m-2·h-1以下,表明烯酮类化合物BAA、BAAB、BAC与HAPA碱有良好的缓蚀协同作用。HAPA、烯酮类化合物与增效剂复配得到的MCA, MCB,MCC系列缓蚀剂实验结果表明,增效剂可进一步提升HAPA的缓蚀效果,三者之间表现出良好的协同缓蚀作用。扫描电镜和EDS能谱显示由HAPA、烯酮类化合物及增效剂复配的复合型缓蚀剂MCA-A1,MCB-A1,MCC-A1能够在N80钢片表面吸附形成有效的保护膜,显著降低腐蚀电解池中自由移动电子密度,增大传质电阻,抑制试片的腐蚀,属于抑制阳极为主的混合型缓蚀剂。
[硕士论文] 郭肖依
应用化学 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:双亲水基单疏水链表面活性剂以其优良的溶解性和稳定性,卓越的分散能力、漂洗能力和抗硬水能力广泛的应用于洗涤剂领域中。但是,目前此类表面活性剂的种类依然较少,已限制了其应用范围。本论文从分子设计的角度出发,合成了两系列共7种Y型双亲水基表面活性剂,并分别对各产物在增溶、泡沫和乳化方面的性能进行了探索。
  分别以十二胺,十八胺为原料,通过Michael加成与酰胺化缩合反应合成了一类Y型端氨基表面活性剂(PA-12、PA-18),产率达到90%。分别以十二胺,十八胺,壬基酚为原料,通过亲电取代反应合成了一类Y型端羧基表面活性剂(CY1-12、CY2-12、CY1-18、CY2-18、BZCY)。同时借助IR光谱和ESI-MS技术验证了所合成的化合物为目标产物。
  采用吊环法测定了各产物的表面张力,同时考察了温度和无机盐对表面活性的影响。结果表明,端氨基表面活性剂中PA-12的表面活性较高,其γcmc为30.65mN/m,cmc为0.15mmol/L;端羧基表面活性剂系列中BZCY的表面活性最好,其γcmc为30.029mN/m, cmc为0.89mmol/L;随着温度的升高,表面张力逐渐降低,但临界胶束浓度的变化恰恰相反;无机盐对端氨基表面活性剂没有影响,但是显著提高了端羧基表面活性剂的表面活性。
  采用旋滴法测定了各产物的油/水动态界面张力。结果表明,PA-12和BZCY降低油/水界面张力的效率最好,均可达到10-2mN/m数量级。同时考察了BZCY与SDS不同配比的复配体系的界面活性,发现当总浓度为0.3%,质量比为30:1时,复配体系可将油/水界面张力降至10-3mN/m数量级。
  利用不同的技术分别考察了各产物对乙酰水杨酸的增溶能力,同时研究了各产物的泡沫性能和乳化性能,并探索了无机盐浓度和醇对泡沫性能的影响。结果表明,采用固体分散技术,PA-12对乙酰水杨酸的增溶效果最好;端羧基表面活性剂BZCY的起泡性最好,CY1-12的稳泡性最好,且起泡性和稳泡性均随无机盐浓度的增大先增加后降低,同时异丙醇显著提高了泡沫的起泡性,而乙醇提高了稳泡性;端氨基表面活性剂PA-12对脱硫煤油的乳化效果最好。
[硕士论文] 田朋
油气田开发工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国石油工业的发展,海上石油开发逐渐受到重视。燃爆压裂技术凭借其施工简便,成本低廉等优势在陆上油田广为应用;但是由于海上油田大多采用筛管完井,高能气体压裂过程中产生的高温、高压气体通过筛管上的孔缝进入地层,在此过程中可能会对筛管基管和筛管的防砂性造成损害,因此该技术在海上油田目前应用却很少。为了实现海上油田燃爆压裂技术的应用,所以就需要通过地面模拟实验来对筛管完井燃爆压裂的可行性进行研究。
  筛管完井燃爆压裂的可行性研究的主要内容包括燃爆压裂机理研究、燃爆压裂地面模拟研究、仿真模拟研究、燃爆压裂井筒压井液运动规律研究以及压裂裂缝扩展规律研究等内容。通过燃爆压裂理论和燃爆压裂设计的研究,对施工过程中套管的安全性作出评价;通过地面模拟实验和挡砂实验,分别对燃爆前后筛管的安全性和挡砂能力作出判断;基于ANSYS15.0/LS_DYNA软件仿真模拟燃爆过程,对爆燃过程中压力冲击波的传播规律以及不同位置压力随时间变化关系进行研究;根据燃爆压裂理论的研究,建立数学模型,并对该模型进行求解,以此为主要思路研发燃爆压裂参数计算软件。
  本文对筛管完井燃爆压裂的可行性进行了较为全面的研究,通过一系列实验对爆燃后筛管的安全性和防砂能力作出了明确分析评价。研究过程中严格按照相关规定进行实验,研究结果对于海上油田高能气体压裂的应用具有很大的指导意义。
[硕士论文] 赵永鹏
电磁场与微波技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着现代社会的发展,油气资源的不足已成为社会经济发展的主要限制因素。为了寻找油气资源,发展新的勘探方法进行精细勘察与联合勘探变得十分紧迫。而油、气、水主要储存在含流体的多孔介质层中,对于多孔介质震电效应的研究也变得越来越重要。
  随钻测井具有成本低,探测时间短,获取的地层信息更加真实的特点,但随钻声波测井时,为保证钻铤具有足够强度,钻铤需用厚壳金属圆柱,无法刻槽以隔断其上的仪器波及对声场的影响。因此研究新的测井方法以避免钻铤波的干扰也变得十分迫切。
  随着弹性波在孔隙介质中传播,由震电效应产生的电磁场可被用于测井。震电效应用于测井,不仅具有单纯声波测井与传统电磁波测井的优势,同时克服二者的缺陷,如声波测井油、水储层不易分辨,电磁波测井探测距离与分辨率有限,同时具有对地层参数变化敏感,获取地层信息丰富的优势。
  本文研究了随钻声电测井时的震波场,并进行了数值建模:分析了声电转化关系,推导了声波和电磁波在井内液体中的表达式,并给出了加入钻铤后,声场和电磁场在钻铤与井内液体之间边界条件。分别对单极声源和多极声源在不同中心频率激励下的震电波场进行了数值模拟,为激励源及声源频率的选取提供了理论指导。对比分析了震电信号声场、电、磁场的各个分量的振幅大小与相位关系,同时研究了不同接收位置接收的震电信号,为接收天线的设计与安装提供了理论指导。考察地层孔隙度、渗透率、孔隙液矿化度等声电参数对震电信号的影响,研究表明震电信号对地层参数的变化敏感,震电测井获取地层信息丰富。探讨了声电测井的探测深度,从侧面证明孔隙地层中的电磁场是由声电效应产生。利用多重滤波技术获得了声场和电磁场的速度频散特性,研究了钻铤仪器波对震电波场响应和声电测井的影响,并分析了孔隙度、渗透率等地层参数对声场和电磁场频散特性的影响。通过模拟仿真,证明了随钻声电测井代替随钻声波测井的可行性激励源选取单极源,接收轴向电场可以有效避免钻铤波的干扰。
[硕士论文] 倪雪涛
计算机系统结构 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:钻井作业是一项高风险的系统工程,如果不切实做好防范工作,那么可能会对钻井作业周边的自然生态环境造成难以消除的影响。随着理论数学和计算机相关技术的不断发展,关于钻井现场环境安全的风险评估研究工作也在不断增加。但是,目前的钻井现场环境安全风险评估研究工作主要还是依赖于专家经验,风险评估系统的准确性也不能得到保证。因此,如何提高钻井现场环境安全风险评估系统的准确性和客观性已经成为了亟待解决的一个问题。
  针对钻井现场环境安全风险评估系统目前存在的问题,本文结合数据挖掘技术建立了钻井现场环境安全风险评估模型,并设计与实现了钻井现场环境安全风险评估系统。在风险评估模型中的主要研究工作如下:
  1.在风险因素的提取和识别方面,本文基于属性重要度的粗糙集理论。根据历史统计的钻井现场环境安全风险相关数据,计算出每个风险因素的属性重要度,并按照相应的规则识别和筛选风险因素,减少了对专家经验的依赖性。
  2.为了将钻井作业对现场环境安全的影响用数值的形式展现给风险管理人员,本文应用层次分析法建立风险递阶层次结构模型,并通过构建风险比较判断矩阵来计算所有风险因素的权重值,同时使用加权法获取钻井作业现场的环境安全风险评估总得分。
  3.为了预测钻井现场环境安全风险发生的概率,本文根据风险发生的因果关系和历史统计数据,建立了关于钻井现场环境安全风险的贝叶斯网络结构,并使用贝叶斯公式进行条件概率推理和分析,可以预测到钻井现场环境安全风险在当前条件下发生的可能性。
  基于上述建立的钻井现场环境安全风险评估模型,本文设计与实现了钻井现场环境安全风险评估系统,并对其进行了相关的功能测试和性能测试。测试结果显示本系统能够稳定地运行,达到了钻井现场环境安全风险评估的基本目标。同时,在一定程度上提高了钻井现场环境安全风险评估的准确性和客观性,在钻井作业现场风险管理方面具有实际的应用价值。
[硕士论文] 刘永峰
油气储运工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:在油田开发过程中,井筒存在局部凹陷现象,其发生的根本原因是地层岩性不一致和钻井技术限制所导致的局部井径扩大和井壁冲蚀。凹陷区域内的钻井液在注水泥过程中难以被驱替,造成水泥浆的顶替效率较低,最终导致固井质量较差。因此,研究井筒凹陷区域驱替流动特性及效率对提高固井质量具有重要意义。
  本文基于非牛顿流体力学基本原理和流体运动基本控制方程,结合相关的固井顶替理论知识,运用计算流体动力学的常用软件Fluent对井筒凹陷区域固井顶替流动的过程进行了数值模拟。分别研究了流态、密度差、浆体性能、凹陷段长度、井斜角、环空间隙对凹陷区域水泥浆顶替效率的影响,模拟结果表明:采用塞流或紊流顶替、增大水泥浆与钻井液两者之间的正密度差都有利于提高凹陷区域水泥浆的顶替效率;确定了较高的凹陷区域顶替效率对应的浆体性能(即钻井液以及水泥浆的粘度、动切力、稠度系数和流性指数);凹陷区域的顶替效率随着环空间隙的减小而降低,凹陷段长度越长则顶替效率越低,井斜角越大则顶替效率越低;此外,随着时间的增长,凹陷区域水泥浆的顶替效率值迅速升高,当顶替效率升高到一定值后增速变缓,之后其值基本不再随着时间的增长而发生变化。
  研究结果对提高井筒凹陷区域固井顶替效率及固井质量具有一定的指导意义,同时利于明确井筒凹陷区域顶替流动过程中的顶替机理,为注水泥设计和施工提供必要的理论依据。
[硕士论文] 张光辉
信号与信息处理 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:在地质勘查的钻井工程中,及时准确的监测井眼轨迹并精准调整钻井姿态是钻井工程中关键技术之一。目前,基于钻井液脉冲的数据传输方案普遍被国内外成熟的随钻测量系统(MWD)采用,但是这种传输方式受钻井液局限、传输速率低。
  随钻测量无线电磁传输系统是以低频电磁波为介质,将信号进行合适的编码后,经钻杆-地层信道传输到地面。它很好的克服传统钻井液脉冲无线传输技术的缺点,已成为国内外各大油服公司的研究热点。但国内该方面的研究起步较晚,技术远落后于国外大型同类公司,缺乏成熟的商用产品。因此具有自主核心技术的无线电磁传输系统的研发已成为国内业内公司与研发人员的一个攻坚任务。
  本课题以随钻测量无线电磁传输系统已有成果为背景,针对在随钻测量无线电磁传输系统实现中遇到的各种难题,进行设计与改进。主要工作包括:
  1.根据各项技术指标及实际工程情况,提出完整的系统方案,设计系统的总体功能框架;
  2.针对井下锂电池供电与长时间井下作业要求的矛盾,设计了专门的电源管理模块,实现发射系统在井下长时间待机与高效工作的需求;
  3.针对井下钻杆空间狭小,为发射系统提供的可利用空间有限,本文采用SOC方案实现信号的调制和发射系统的控制,有效的减少了发射系统的面积,非常方便井下电路的安装;
  4.受环境影响,井下通信信号衰减都比较快,载波频率都比较低,低频段的带宽较窄,本文采用BPSK调制方案,有效的降低了信号的带宽,并结合低频信号载波同步难的问题,本文设计了一种基于上下文的 BPSK解调算法,该算法效率高,载波同步快,对噪声和工频信号都具有很好的抗干扰能力,并且该算法对硬件电路的要求低,本文采用FPGA实现该BPSK算法的解调,仅需FPGA最小系统和ADC即可;
  最后,针对该随钻测量无线电磁传输系统进行一系列相关的测试与实验,实验结果表明:该系统工作可长时间稳定工作,满足设计的各项技术指标,实现了预期功能。
[硕士论文] 李晓林
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:钻井作业的同时,需要实时地从井下向地面传输数据,目前国际上普遍采用的是随钻测量(Measurement While Drilling,MWD)技术。其中,以钻柱管道中的循环泥浆液作为传输载体,通过泥浆脉冲传输信号的方式,以其易于安装维护、低成本的优点,成为了目前应用最为广泛的MWD传输方式。但由于泥浆信道衰减效应严重,脉冲信号的有明显的畸变失真,另外其工作现场环境复杂,钻井平台的各种机械噪声,尤其是泵冲干扰噪声,其频谱能量分布在脉冲信号带内,对脉冲信号的识别和处理造成了极为不利的影响。因此在处理泥浆MWD遥传信号的问题中,对泵冲干扰的消除效果会直接影响系统的传输性能。
  本论文针对泥浆MWD遥传信号的泵冲干扰消除问题,详细分析了泥浆信道、信号和噪声的特性,建立了信号仿真模型。并以此为依据,分别从单通道盲源分离和基于稀疏成分分析这两个角度研究了泵冲干扰的消除方法,并通过仿真实验验证了其有效性。本文的主要工作内容如下:
  1.简述了泥浆MWD遥传信号的产生和传输过程,分析研究了信道的传输特性、泥浆脉冲信号和背景噪声的特性,并结合实验数据建立特征脉冲信号波形和泵冲干扰模型,用于生成不同参数的仿真信号。
  2.研究了基于单通道盲源分离的方法,从常规的适定多通道观测信号的盲源分离理论入手,详细描述了基于最大峭度的FastICA的盲源分离算法。并针对单通道的盲源分离问题,分别设计了基于EEMD分解和基于稀疏表示的构建虚拟多通道的方法盲源分离方法,对它们的性能进行了仿真实验,对于特征脉冲和泥浆泵冲噪声的混合信号,得到了基于DCT稀疏表示分解的FastICA盲源分离性能优于基于EEMD分解的FastICA盲源分离的结论。
  3.研究了基于稀疏成分分析的信号分析方法,详细阐述了形态成分分析的推广得到的稀疏成分分析方法的理论模型和求解步骤,讨论和设计了小波字典基的优选方法,并针对泥浆MWD遥传信号的特征进行了算法优化。仿真结果验证了基于稀疏成分分析方法对泥浆MWD遥传信号处理的有效性。
[硕士论文] 宋立
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随着常规油气资源日益减少,致密砂岩油藏成为油气勘探开发的新热点。与常规油藏水平井相比,致密砂岩油藏水平井具有水平位移长、摩阻扭矩大等特点,导致井眼轨迹比较复杂,这些因素都决定了致密砂岩油藏水平井在钻井过程中受力比较复杂,经常出现钻柱在井眼内弯曲,严重时甚至出现自锁现象。因此通过理论模型对致密砂岩水平井钻柱摩阻扭矩计算预测,具有非常重要的意义。
  本文首先对致密砂岩油藏进行地质特征研究的基础上,考虑井眼轨迹参数、钻井液粘性阻力和钻柱屈曲的影响等因素分别建立了钻柱摩阻扭矩的软杆模型和硬杆模型。针对致密砂岩油藏水平井钻井时钻柱形状与井眼形状不一致的现象,采用离散化方法以每个接头作为节点进行分析,利用三次样条插值法对井眼轨迹进行拟合,建立致密砂岩油藏水平井摩阻扭矩计算模型,并通过MATLAB软件编制了新的摩阻扭矩模型的数值计算算法,优化了数值计算的复杂性与计算时间。
  最后,在现场实例的基础上,分别使用LANDMARK软件和离散化模型对研究区的一口井进行了分析计算,通过计算对比分析可以得出新的离散化模型的精确度更高,验证了致密砂岩油藏水平井摩阻扭矩预测模型的合理性、准确性,为现场工程实践提供必要的技术支持。
[硕士论文] 吕帅
非常规油气工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:多分支井被认为是石油工业的革命性技术,在油气藏开发中有着重要的影响力。在特定的条件下,与常规水平井相比,多分支井可以有效增加与储层的接触面积,提高单井的生产能力,而对于多分支井的产能评价研究则是多分支井技术的前沿课题。
  对于空间多分支井,首先将 Furui提出的箱形油藏中水平井渗流模型应用于气藏之中,并引入 Babu等人提出的部分打开表皮因子,得到气藏中任意长度水平井的渗流模型,然后充分考虑了多分支井各部分的流动压降,最后通过建立气藏渗流与井筒流动的耦合模型对空间多分支井的产能进行研究,主要在耦合模型中引入了Ding Zhu等提出的微元段的部分打开表皮因子计算方法。以二分支井为例,计算得到分支井总产量及各分支的产量,分析了分支井筒之间的干扰情况。
  对于各分支位于同一平面且完全对称分布的多分支井,主要采用拟三维求解思想、保角变化、镜像反映原理及势的叠加原理等方法,重新考虑了各向异性的影响,对其产能公式进行研究,并对产能影响因素进行了分析。此外,对于常见的各分支位于同一平面但不完全对称的二分支和四分支水平井,本文根据基本渗流理论对其产能公式进行研究,并对影响产能的部分因素进行分析。
  对于鱼骨型分支井,将其渗流过程划分为外部渗流区和局部渗流区,采用保角变换和等值渗流阻力法,本文综合考虑各向异性和非达西流效应的影响,推导了鱼骨型分支井产能解析方程。
[硕士论文] 刘海峰
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:采用水平井对页岩储层开发时井壁失稳现象频发,严重影响了钻井周期,增加了钻井成本,而失稳的根本原因是钻井过程中井眼应力的重新分布。因此,对于页岩气井壁的应力场的研究是解决井壁失稳的关键。本文以某页岩气区块为研究对象进行了以下内容研究:
  (1)综合分析工区的地质资料、测井资料以及现场钻井数据,对工区储层特征进行描述。结果表明:工区储层岩石硬度大、可钻性低,地质构造相对复杂;目的层五峰-龙马溪组地层裂缝发育,且多为张性裂缝;页岩气层渗透率、孔隙度低,是典型低孔低渗储层。
  (2)开展室内岩石力学实验和测井解释,获取工区储层岩石参数和地应力剖面并分析地应力分布规律。结果表明:目的层岩石力学参数具有明显的各向异性;工区地应力差较大,区块构造运动剧烈,造成页岩井壁失稳的主导原因为应力垮塌。
  (3)基于扩展有限元理论利用ABAQUS软件对井壁围岩的裂缝扩展过程进行模拟,分析影响裂缝扩展的因素。结果表明:裂缝的起裂、扩展、走向以及裂缝长度和宽度受水平地应力差、钻井液性能、孔隙压力等因素影响较为明显。
  (4)针对工区的井壁失稳问题,在分析井壁围岩应力状态的基础上,建立相应的直井段和水平井段应力几何分析模型,利用ABAQUS有限元软件对工区钻井情况进行模拟,得出井壁应力应变分布规律;分析了井斜角、方位角、裂缝产状以及地应力等因素与坍塌压力的关系,制定针对工区稳定钻进的有效措施。研究表明:工区水平井段沿最小地应力方向钻进,坍塌压力最低;宜选取高粘度油基钻井液和采用结构简单、尺寸尽量小的钻具组合。
[硕士论文] 肖江
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:避免井壁失稳所造成的工程事故是油气田工业生产中的一个严峻挑战,而泥页岩井壁又常常是事故多发的一个井位段,所以掌握和了解其失稳机理要素才能够有目的、有针对性的进行预防和补救。本文在泥页岩流固耦合、力化耦合等方面的研究基础上着重考虑了流体作用于泥页岩井壁后对围岩体造成的损伤破坏,并通过等效应力原理在泥页岩井壁流固耦合模型中引入化学场因素,凭借岩石物性状态方程、流体质量方程及动量与能量方程建立了泥页岩井壁流固化耦合模型。分析与研究得出:
  (1)在受近井壁地应力的分布影响下泥页岩围岩初始缺陷会受到流体入侵造成微缺陷的损伤,通过应力应变的本构关系给出泥岩围岩在弹塑性区的损伤状态方程。
  (2)采用数值模拟求解模型方程,利用有限元ANSYS软件仿真钻开泥岩地层时地层随地应力的分布影响,结果表明地层钻开的瞬间,受最大最小地应力的影响井壁围岩体发生变形位移,其变形位移大小与方向受地应力分布的影响。
  (3)考虑流体作用于泥页岩围岩所带来的损伤时,本文依据FLUENT软件进行流体入侵泥岩围岩的仿真模拟,结果表明流体在井壁附近地层应力较小处对泥岩的损伤破坏较为严重,其严重程度受流体压力和地应力分布的影响。
  (4)表征流体特性对泥岩的损伤破坏情况,分别用不同流体饱和过后的泥岩试件作力学实验分析,实验结果得出泥岩的抗拉抗压强度特性发生变小变弱现象,其弹性模量、内摩擦角、粘聚力等力学参数值也出现不同程度的降低。就本实验而言,钻井液作用后泥岩试件的强度特性变化较为明显。
[硕士论文] 王晓军
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:河南油田稠油热采井在多周期、多轮次蒸汽吞吐和蒸汽驱的生产过程中,井下情况日益变差,套管损坏十分严重,利用小套管二次固井修复破损套管的工作量与日俱增。
  针对河南油田的实际情况,本文研究出一种具有固井和封堵双重功效的热采井抗高温封固剂。试验结果表明,新研究出的热采井抗高温封固剂具有浆体流动性好、300℃温度下试模样品抗压强度高于19MPa、钢管样品胶结强度(抗窜强度)大于28MPa、封堵性能好、初凝时间可调的优点。同时本文通过X射线衍射分析与电镜扫描分析,发现热采井封固剂的抗高温机理是抗高温添加剂XHS高温条件与油井水泥固化体发生了二次水化反应,生成纤维状水化硅酸钙,形成稳固的网状结构。
  本文的研究对提高热采井的封窜效果和有效期,修复破损套管,保证热采井的高产稳产,恢复管外窜、套损井等低效井的产能具有重要的意义。
[硕士论文] 龚红毫
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:水力超声和低频脉动固井技术是在下套管、注灰、顶替和候凝的过程中,以流体为动力源,通过安装在浮箍以下,套管接箍间的水力超声与低频脉动发生装置来产生超声波与低频脉动波,使其作用于套管内和环空中固井液、钻井液来提高固井质量的一项技术。本论文主要以常用的帕尔曼超声发生装置和井下低频脉动发生装置为研究对象,分析了低频脉动波对抑制环空气窜、提高顶替效率、增强一二胶结面强度、缩短初终凝过渡时间的作用和超声波化学、力学、热学效应对水泥浆的流变性等参数的影响和为水泥浆在候凝时水化反应提供更好的环境。从而为该固井技术的应用提供了理论基础。
  通过求解帕尔曼发生器簧片在水泥浆中的谐频和液片的谐频,得到声波的频率范围,根据Urick-Lamb声强衰减计算模型分析声波的吸收衰减和散射衰减及其影响因素并得到声强的有效传播距离。同时分析低频脉动波在环空水泥浆中的传播规律,通过建立力学模型,求解低频脉动波的波动方程。通过振幅变化率及其影响因素来分析低频脉动波的有效传播距离,进而为该固井技术提供可行性和参数优化分析。
[硕士论文] 沈黎阳
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:地质导向钻井可以根据地层和井眼的各种实时信息及时改进井眼轨迹,从而提高储层钻遇率,因此有着十分重要的意义。能否根据地层多源信息来快速自动分层是地质导向一个重要研究课题。然而传统地质导向钻井在钻进过程中需要井下地质导向仪器将随钻获得的地层信息和井眼轨迹等数据上传到地面,由研究院科研工作者进行分析后,再根据从地面下载到的决策来调整井眼轨迹。这种方法速度慢,容易出现各种不稳定因素。因此急需建立一种可以根据前期输入的区块信息和邻井资料,结合本井获得的多源信息,自动解释和预测相关地层信息的地质导向解释预测方法。
  本文在总结前人研究成果的基础上,以随钻测井曲线作为多源信息,以小波变换和小波多分辨率分析作为数学工具开展了以下工作:
  (1)使用阈值法和空域法对随钻测井曲线进行降噪,在去除高频噪声的同时,保留信号的突变特征和边缘特征;
  (2)对多种随钻测井曲线进行趋势项提取,去除其超长地层周期趋势背景;
  (3)通过主成分分析从多条存在相关关系的曲线中重构出几条能反映地层特征且相互不相关的曲线,达到了把曲线所对应的层序地层信息分解开的目的;
  (4)优选小波尺度,分别分析了低频和高频部分与层序地层单元之间的联系,进而确定和划分层序地层界面,并最终建立了一个能够识别层序、准层序组、准层序和层组的模型。此外进一步研究了多级次基准面地层旋回的分析规律,以及长期、中期和短期这三个级次的基准面地层旋回与低频和高频曲线之间的关系;
  (5)使用小波多分辨率分解和边缘检测法对特定多条随钻测井曲线的低频逼近信息和高频细节信息进行融合,重构出一条更能体现地层特征的融合曲线;
  (6)基于时间序列法的ARIMA模型,对已经获取的低频和高频曲线进行了估计,从而对钻头前方的地层进行适度预测。
[硕士论文] 王再兴
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:在窄环空间隙中下套管、小井眼钻进、深水钻进和长水平段水平井钻进等作业中,精确的波动压力计算模型是准确预测井底压力,避免井涌、井漏、井壁失稳等井下复杂情况发生的前提。现场常用的波动压力预测模型如Burkhardt模型和Schuh模型是针对于同心环空而建立的,而在水平井的斜井段和水平段,受重力因素和岩屑床的影响,会导致管柱在环空中处于偏心的位置。偏心环空和同心环空中波动压力的计算方法不同,采用传统的波动压力计算方法会使得对于水平井井底波动压力的预测偏大。针对以上问题,本文建立了适用于水平井的稳态和瞬态波动压力计算模型。
  本文首先从影响波动压力计算的因素出发,分析了在水平井的水平段偏心度对波动压力的影响;提出了钻井液流变参数拟合与流变模式优选的改进的黄金分割算法;分析了不同的钻柱工作状况下环空中流体的速度分布;并分析了钻杆接头、钻井液的静切力以及管柱加速度对波动压力的影响。
  其次,针对水平井井筒中流体的稳态和瞬态流动状态,分别建立了波动压力的计算模型,在模型建立的过程中,考虑了不同的偏心度、钻井液流变模式和管柱工作状况。对模型的合理性进行了验证,其中,4参数流体分别在同心环空中和偏心环空中流动的稳态波动压力计算模型的计算结果和前人测量的多组实验数据的误差基本都在10%以内;瞬态波动压力模型计算结果同Burkhardt和Clark各自测量的两口井的现场测量数据的最大误差分别为11.5%和9.93%。
  最后,根据所建立的水平井中波动压力计算模型,利用Matlab语言编制了波动压力计算软件,并通过实例计算对波动压力计算模型的参数敏感性进行了分析。分析结果表明:井底波动压力随着偏心度的增加而降低,完全偏心时可降低50%左右;波动压力随着造斜点深度、管柱运行深度、管柱运行速度和加速度等参数的增加而增加;下钻时,井底波动压力随泵排量的增加而增加;起钻时,井底抽汲压力随泵排量的增加而减小。在现场钻井作业中应充分考虑这些因素对波动压力的影响,最终将起下钻速度限定在软件计算出来的最大起下钻速度之内。
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