基于声波传输无缆高效分层注水关键技术

摘要: 无缆智能分注技术具有管柱简单、在小尺寸井眼可实现大排量注水等优点,但现有的基于压力波的无缆智能分注技术存在压力编码速率慢、调控效率低等问题,为此,提出了一种基于声波传输的无缆高效分注关键技术。通过对比有限元模拟结果与实际测试结果,定量评估了桥式通道结构、油管接箍对声波传输的影响,筛选出最优声源频率(100~120 Hz)及声源级区间;开发了多载波频移键控(MFSK)调制方式,结合正交频分复用技术,提升了信号的抗干扰能力。水池试验和现场试验表明,在最佳声源频率下,采用MFSK 调制方式时,信噪比大于−2 dB 时,误码率小于10−4,试验井实测信号与模拟信号的信噪比最大偏差仅2.19 dB。研究表明,基于声波传输无缆高效分注关键技术为海上油田智能化注水提供了高效、可靠的解决方案,显著提升了分层注水的调控效率和适应性。

中国海油海上智能钻井导航系统关键技术进展与发展思考

摘要: 智能钻井通过数字孪生、人工智能与智能钻机等技术与装备,实现钻井全程的自主决策与闭环控制,达到提质、增效、降本与保障安全的目标。智能钻井装备是实现智能钻井的关键,国内外石油公司在智能钻井关键装备、智能钻井平台建设方面取得了一定的进展。中国海油通过技术攻关,初步构建了基于实时数据的海上智能钻井导航系统,基本实现了地层−井筒三维可视化、岩石可钻性智能表征、卡钻风险智能预警、机械钻速智能预测和钻井参数实时优化等5 项功能,并在渤海某井深层钻井中获得很好的提速效果。分析表明,海上智能钻井导航系统仍面临着井下海量真实数据获取、数据高速传输、井下作业闭环调控3 个方面的技术挑战,需要开展近钻头参数测量装置、智能钻杆与智能钻机等关键工具及技术研发,以实现基于井筒数字孪生的钻井智能决策与动态调控,提高海上深水深层钻井效率与质量,推动海洋油气钻井智能化发展。

智能钻头研究现状与进展

摘要:智能钻头是未来智能钻井系统的核心装备之一,通过集成可在高温高压环境下稳定工作的传感器、智能自适应控制算法及优化的钻头结构,实现井下工况的实时监测、动态调整和精准执行,从而提升钻井效率。随着油气资源向超深层和非常规复杂难钻地层拓展,钻头将面临更加恶劣的地层条件。传统钻头在高温高压和复杂地质条件下面临钻头磨损快、寿命短、钻井成本高等挑战,亟需高性能钻头技术的发展及应用,这进一步凸显了智能钻头作为未来钻井提速增效的重要发展方向。通过系统总结和分析智能钻头的研究现状、核心技术及产品方面的进展,包括耐极端井下环境的多参数检测传感技术和基于机器学习与深度学习的自适应控制算法、智能钻头的结构及控制机构等研究进展,结合国内外在智能钻头领域的一些典型案例,进一步揭示了智能钻头在提高机械钻速、延长钻头寿命和减少非计划停工方面的优势。展望未来,智能钻头研究将朝着更高自主化、更广适应性以及与数字化平台深度融合的方向发展,有望在智能钻井技术体系中发挥更大的作用。

中石油深层煤岩气钻完井工程技术现状及展望

摘要: 中国能源禀赋结构以煤炭为主,全国埋深2 000 m 以深的煤岩/煤层气资源量超过40.71×1012m3,深层煤岩气资源丰富,但深层煤岩气在地质方面与中、浅层煤层气差异显著,具有储层埋深大、游离气与吸附气并存、富割理等特点,对钻完井技术带来诸多挑战。近年来,中国石油天然气集团有限公司( 中石油) 在深层煤岩气钻完井工程技术方面采用系列关键核心技术,并对现场应用效果进行了系统分析。中石油深层煤岩气开发初步形成了深层煤岩气“水平井+大规模压裂”的主体开发模式,在深层煤岩气建井过程中面临基础理论研究薄弱、优质储层钻遇率低、一趟钻占比低、长水平段井壁失稳严重等系列问题。针对深层煤岩气规模化发展趋势提出建议: 围绕现场实际生产需求,坚持地质—工程一体化为核心,强化基础理论研究,创新发展深层煤岩气优快水平井钻完井技术,着力打造适应深层煤岩气的工程技术与装备,持续提升储层钻遇率和单井产量,探索颠覆性与引领性融合开发模式,实现深层煤岩气提质、提产、提速、提效“四提”目标,最终推进低碳绿色发展,助力实现“双碳”目标。

超高清磁电复合管道内检测器研制与应用

摘要:油气管道发生安全问题会对国民经济及社会安全带来严重损害。环焊缝失效是高钢级、大口径长输天然气管道失效的主要形式之一。因此,定期实施精准有效的内检测作业是保障长输天然气管道安全运行的重要措施。针对大口径天然气长输管道环焊缝失效隐患的检测需求,提出了一种超高清磁电复合内检测器。该内检测器整合了磁电复合传感器、交变磁场应力测量传感器以及测径传感器,构建了一套集多维感知、周向无缝、轴向超清于一体的多物理场管道内检测装备。通过对该装备开展实验室测试与现场试验,验证了其检测精度与可靠性。实验结果表明,该装备能够检测管道Φ3mm的针孔缺陷、开口为0.3mm环焊缝裂纹以及宽度为1mm的环焊缝微小缺陷,且对微小复杂缺陷的检出率达94.4%。该装备实现了高钢级、大口径长输管道附加应力内检测工业应用和缺陷的有效识别,能在一定程度上弥补大口径天然气管道内检测器的技术短板。

油气钻采工程中的人工智能方法研究进展

摘要:引入智能方法解决钻采过程中参数优化、状态识别等技术中的效率和可靠性等问题是目前的研究热点,并展现了广阔的发展前景。但在油气钻采智能化工程技术的研发过程中,智能优化算法和预测模型尚存在时效性和鲁棒性差、可靠性不足等问题,导致人工智能方法在油气钻采工程中的应用尚不理想。对国内外油气钻采领域内钻完井工程设计与施工参数优化、水力压裂改造效果评价与工艺参数优化、人工举升井故障诊断、油气藏物性和产能预测等方面的人工智能方法及智能化技术的发展现状进行了概述,并对人工智能模型的训练过程对标签数据依赖严重、可解释性不足以及小样本学习能力欠佳、工程适用性与可靠性验证不足,以及智能方法解决优化问题时效性差、多目标优化决策方法灵活性不足等主要问题进行了归纳分析。结合中国石油工业钻采技术研究现状及上述问题提出了油气钻采工程中人工智能方法发展建议:①建立标准化行业共享数据库体系,解决智能模型对比与验证难题;②加强学习范式研究,缓解标签数据依赖问题;③加强智能优化方法研究,提高决策精准性与时效性;④强化物理约束的数据驱动模型研究,增强物理—数据双驱动模型的可靠性;⑤推进样本均衡与增强技术研究,提升少数类识别准确性与模型稳定性;⑥加强多模态数据融合与处理方法研究,提升智能模型预测精度与工程鲁棒性;⑦发挥通用及行业大模型优势,提高油气钻采多场景智能优化决策可解释性与准确性。

万米特深井大尺寸井眼钻头优选

摘要:针对万米特深井S-1 上部大尺寸井眼钻头方案优选问题,建立综合考虑钻柱振动和钻头破岩的全井动力学模型,采用四川盆地北部地区HT-1 井钻具振动实测数据和实际钻速证明该模型的有效性,利用该模型计算并分析S-1井大尺寸井眼钻进侏罗系蓬莱镇组的钻柱动力学特性,并进行钻头优选。研究表明:在S-1 井蓬莱镇组钻进过程中,综合考虑6 种钻头的机械钻速以及井下钻具的横向、轴向、扭转振动特性,优选机械钻速最快且均值达7.12 m/h 的六刀翼双排布齿结构钻头,采用该钻头钻进时井下钻具振动均值处于中低水平。钻头入井实际钻速数据与动力学模型计算结果吻合度达90%以上,证明该模型可以用于钻头方案筛选。

聚能压裂开发技术理论及实践

摘要:针对目前非常规储层单井储量控制程度低、初期产量高但产量递减快等问题,梳理分段多簇压裂出现的能量分散、主缝长度和高度受限等问题,提出“聚能压裂开发”理念,并对其技术内涵、理论模型、核心技术进行系统研究,明确聚能压裂开发技术的实现路径。聚能压裂开发通过地质工程一体化设计、射孔优化设计、压裂工艺设计和排采工程控制等技术来实现,将人工裂缝从“多、短、密”变为“少、长、疏”,聚焦压裂能量,提高缝长、缝高、裂缝侧向发育宽度和支撑剂远距离输送能力,提升单井控制储量及开发效果。聚能压裂开发技术在潜山碳酸盐岩储层、浅层煤层气以及煤岩气等领域成功应用,证实聚能压裂开发技术应用前景广阔,可大幅提升单井产量和单井预测最终可采储量,推动中国低渗透及非常规等低品位资源的高效开发。

深地塔科1井万米特深井钻探关键技术进展与科学意义

摘要:为进行万米特深层地球科学探索和油气勘探,实现特深钻井工程技术的迭代升级,中国石油天然气集团有限公司2023 年在塔里木盆地部署了万米特深井深地塔科1 井。通过该井的成功钻探,地质认识方面取得突破性进展,首次获取了万米深层岩心、测井、录井、流体、温度及压力资料,认识到万米特深层仍发育有效烃源岩、碳酸盐岩储层及可动常规油气,打破了传统的油气地质理论认识,明确了塔里木盆地万米特深层油气勘探的巨大潜力并指出了有利勘探领域。工程技术方面形成了特深井复杂压力系统安全钻井、特深井复杂难钻地层优快钻井、特深井苛刻工况井筒质量控制、特深超高温复杂地层资料录取4 大关键技术体系。同时铸就了特深钻完井工程技术十大利器,顺利成功完钻了亚洲第1、全球第2 垂直深井,极大促进了对万米特深层地质条件的认识,助力中国成为具备特深井钻探核心技术的少数国家。

基于激光传感器的变形套管内部形态三维重构

摘要:页岩气套管受工程因素及地质因素的影响会发生变形。套管内部结构改变会造成流体通过能力降低、堵塞等损害,而页岩气套管直径通常在139. 7 mm左右,一般的检测设备很难进入或直接检测内部变形过程及变形后的结构。为此,在试验条件下,通过模拟套管的受力情况得到变形套管,并设计了一种基于激光测距传感器的非接触式套管内变形自动测量装置;提出了与装置配套的小尺寸套管内剖面圆周遍历检测方法,对检测得到的大量样本点进行筛选,再利用三次样条插值算法对离散数据进行平滑处理,复构出清晰、直观的套管内部三维图。研究及试验结果表明:设计的装置可实现套管内部的直接检测且方便更换激光传感器以适用于不同尺寸管道的内部检测;所绘制的三维重构图可以清晰直观地表征出变形位置的内部具体数据及形貌,并实现对套管内任意处半径的自动精准检测,其测量精度小于±0. 1 mm。所得结论可为页岩气套管的检测提供参考。