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。

工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金研究及应用进展

摘要:工业燃气轮机具有热效率高、污染低等突出优点,成为未来发电机组与大型水面舰船动力的首选设备。铸造高温合金是工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的关键材料,其性能和制备水平在一定程度上决定了先进燃气轮机的功率、效率、寿命等性能。本文重点综述了工业燃气轮机及其涡轮叶片用铸造高温合金材料的研究及应用现状,并对工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金及涡轮叶片制造技术的发展趋势进行了展望。未来,先进定向凝固,“材料基因工程”等技术将逐渐应用到工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金的研制中;此外,先进工业燃气轮机上定向/单晶高温合金的应用将越来越广泛。

海洋油气油管套管特殊螺纹接头评价技术研究

摘要:油管套管管柱在服役过程中,螺纹连接通常是管柱安全的薄弱环节,随着油气开采的环境条件、油井深度、井底压力和温度等油气井钻采范围的不断深入和扩大,对油管套管螺纹连接性能提出了更高要求。本文通过分析油管套管特殊螺纹接头的结构特点和密封机理、特殊螺纹接头评价内容、评价技术方法,比较不同评价技术方法的优缺点,以及评价技术研究与分析,针对海洋油气开发和钻采工艺特点,提出了油管套管特殊螺纹接头的技术特点组合优化创新设计,并通过理论计算、有限元模拟、优化设计验证、“API RP5C5+特殊试验评价方法”全尺寸实物性能试验,初步制定了满足海洋油气特殊螺纹油管套管产品的产品结构,为海洋深水油气开采防泄漏保安全提供了保障,具有重要的推广应用价值。

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。

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。

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。

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。