我国油井管标准化技术进展及展望

摘要:综述了我国油井管标准化技术和标准化工作的主要进展,提出了油井管标准化的发展方向。经过石油工业和冶金工业40 余年的联合攻关和艰苦努力,建立了我国油井管从生产到使用全寿命周期的技术和标准体系,包括通用基础、设计与选材、产品制造、检验与试验、使用与维护、失效分析与完整性评价等方面,涵盖10 大类产品共91 项标准,其中自主制定73 项,在油井管性能质量控制和使用安全保障等方面发挥了重要作用。面临加大油气开发力度的新要求和油气工业发展的新挑战,特别是超深、非常规、海洋油气开发、煤炭地下气化、页岩油原位转化、天然气水合物等复杂力学- 化学- 物理耦合工况条件,以及油气开发与大数据和人工智能融合发展需求,应持续坚持整合、提升、国际化方向,推动油井管标准体系与核心标准的持续完善和发展,支撑保障油气工业健康发展,引领油气工业和相关产业技术进步。

LNG储罐用新型7%Ni钢的研制

摘要:中国镍资源贫乏,为节约LNG储罐建造资本,开发研制储罐用新一代低镍钢具有重要意义。通过试验测试分析了新一代低镍型7%Ni钢母材性能及其焊接性能,结果表明:7%Ni钢板抗拉强度主要分布在690~730 MPa,-196 ℃低温冲击功为150~200J,钢板强韧性优良;焊接接头抗拉强度不低于690 MPa,焊缝和热影响区冲击功不小于80J,母材、热影响区等位置硬度不大于340 HV10,焊接接头综合性能良好。LNG储罐用新型7%Ni钢板性能满足技术指标要求,能够达到LNG 储罐制造和焊接要求。

页岩油体积压裂原位生成支撑剂材料研究进展

摘 要:页岩油水平井体积压裂形成的复杂裂缝系统,需要有效支撑才能最大化发挥体积改造的作用,但因现有的支撑剂密度高、粒径大,很难运移到主缝远端和微缝内部。为了实现体积压裂全尺度裂缝的支撑,研究者们提出通过压裂液与岩矿原位反应生成支撑剂的技术思路,实现压裂液到哪里、支撑剂就到哪里的目的。本文综述了两类在地层温度、压力条件下原位生成支撑剂方法的最新进展:一类是利用地层高温高压水热合成无机矿物颗粒支撑剂,另一类是形成对温度压力敏感的高分子聚合物颗粒支撑剂。在介绍原位支撑剂颗粒生成的方法和原理基础上,将其性能与传统支撑剂进行比较,并且探讨了原位生成支撑剂的应用前景。新型压裂液地层条件下原位生成固体支撑剂可能对整个油气工业,乃至能源领域带来一场全新的变革。希望可以引起研究者们更广泛的关注。

高性能钢铁材料在实体膨胀管领域的应用前景

摘要:实体膨胀管技术作为一项先进的钻井技术,其技术优势在套损修复、固井、完井等领域逐渐显露出来。管材的设计研发是实体膨胀管3大关键技术之一,也是制约膨胀管应用的主要技术瓶颈。介绍了实体膨胀管的技术原理,综述了国内外实体膨胀管管材的研发现状,重点分析了实体膨胀管管材所需的力学性能。在此基础之上,着重介绍了现有的双相钢、TRIP-assisted钢以及高锰奥氏体TWIP/TRIP钢3种高塑性高强度钢铁材料的力学性能特点、材料设计原理及热处理工艺,对它们作为实体膨胀管管材使用的可行性进行了讨论。

高频焊薄壁管成型仿真与分析

摘要:钢带边缘波浪是影响高频焊薄壁管质量的关键因素,为了有效地控制边缘波浪,通常做法是钢管试制来确定合适的成型工艺,既耽误生产进度,又浪费材料。通过对ø219.1、ø406.4和ø610.0mm规格高频焊管的成型过程建模,仿真分析了薄钢带在整个成型过程的等效应力和最大塑性变形,发现钢带边缘波浪主要出现在粗成型段过弯边辊区域对弯边辊至2#辊组的钢带边缘的径向位移进行线性拟合分析,得到了钢带边缘波浪的发生趋势随着下山量和弯边辊下移量等参数的变化规律。通过工艺参数匹配的成型仿真计算,确定的成型工艺参数匹配直接用于L245Mø406.4mm×6.0mm高频焊管的批量生产,节省了钢管试制时间, 且综合材耗下降了2%,取得了良好的经济效益。

智能钻头技术研究与应用探索

摘要:实际钻井过程中,在多主频、多维度、多振幅复合的六自由度复杂振动作用下,极易引发井下钻具疲劳损坏与岩石重复破碎,钻井工程在效率、安全、效益和质量层面面临着严峻挑战。作为破岩钻进的直接执行机构, 钻头动力学响应是钻进参数、地质特性、钻具结构数据关系的直接体现。开展钻头位置数据采集与融合挖掘,是统筹钻进效率、经济效益、风险控制关系,针对性开展提速增效工具改进与钻井参数优化的根本需要。智能钻头技术是解决上述问题的重要手段。由此对智能钻头技术硬件研发与数据分析过程中的部分关键问题进行了探索,针对性地提出了中心式模块应力测量的刚性连接方案,设计了运动测量的棱柱式阵列构型及数据推算方法,开展了模块结构水力学优化;研制智能钻头样机, 基于实测数据开展了BHA井下听诊与钻井参数优化应用探索;开展现场应用测试5井次、累计入井超140h,工艺与方法可靠、有效。

智能钻机与传统钻机系统组成差异与发展分析

摘要: 智能钻井相比传统钻机在系统组成上具有显著进步,但整体水平仍有待提升。通过传统钻机系统组成介绍及智能钻机研发进展分析,对比智能钻机与传统钻机在八大系统组成中的具体改进之处,阐明了智能钻机不同系统及整体的发展方向。分析结果表明:起升系统、旋转系统(尤其是井下部分)、控制系统、井控系统、传动系统是钻机智能化、信息化改造的重点,钻机信息化、作业标准化、系统集成创新、运转高效化等方面需继续推进研发;基于功能裁剪方法,提出了侧重基础功能与结构简化的未来连续管智能钻机方案。分析结论可为智能钻机集成化发展与提高钻井效率提供创新思路。

煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发战略研究

摘要:煤炭是我国能源安全的压舱石,与煤炭共伴生的矿产资源种类多、分布广泛、储量丰富、利用价值高,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发是新时期提高矿产资源开发利用效率、加快发展方式绿色转型、保障国家能源和资源安全的必然要求。本文系统梳理了煤炭与共伴生矿产资源的组合类型及分布特征,分析了煤炭与共伴生矿产资源开发的技术成熟度,总结了包括技术一体化、开发主体一体化、管理一体化、产业链一体化在内的4种典型开发模式,评价了经济、安全、生态三方面的开发效益,总结了当前在政策、技术、经济性等方面存在的关键问题。在此基础上,描绘了我国煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发的发展蓝图,提出了“三步走”的发展目标,建立了涵盖一体化数字勘查设计技术、安全高效协同开发技术、智能绿色低碳技术的一体化绿色开发技术体系,构建了“四个推进,一个探索”的发展路径框架。研究建议,完善矿权管理制度、形成共探共采机制、加大科技创新投入、建立协同勘查开发激励机制,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发。

超硬材料在地质钻探中的应用与发展

摘要:超硬材料和钻探工程有着密不可分的联 系,目前已成为钻探行业的重点研发材料。超硬材料在推动钻探行业向深井、超深井领域发展方面发挥了至关重要的作用。本文以金刚石、立方氮化硼和复合超硬材料为基础,介绍了超硬材料的分类及其特点。随后对钻探行业中超硬材料产品的应用和发展进行了详述,并分析钻探行业对超硬材料的需求,进而对其未来发展趋势进行展望,以期能为超硬材料在地质钻探领域的应用与发展起一定的指导作用。

基于量纲分析的柔性立管骨架层辊弯成型弯曲变形特征预测

摘要:柔性立管是海洋油气开发的关键输运装备,骨架层是其最内层结构,由扁平的钢板经过多道次辊弯和缠绕锁扣2道成型工艺加工制成。由于骨架层结构特征复杂,几何参数繁多,且钢板在成型过程中存在纵向及横向变形,导致辊弯成型过程中关键加工参数对其变形特征影响尚不清晰。基于量纲分析原理,建立了多道次辊弯关键加工参数与骨架层变形特征(弯曲角度)关系的量纲表达式,并且采用多项式回归和符号回归方法分别获得了量纲表达式展开形式,明确加工参数(弹性模量、钢板厚度、辊轮半径、辊轮间距)对骨架层弯曲角度的影响,结论显示钢板厚度对弯曲角度影响较大,当厚度从1 mm增大至2 mm时,弯曲角度下降了27.74%。