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。

人工智能在有杆采油系统生产动态预测中的应用与展望

摘要:近年来,人工智能技术在有杆采油系统的智能化管理中展现出巨大潜力。为此,聚焦于人工智能在抽油机井故障诊断、检泵周期及产量预测三大核心场景的应用进展,对当前主流方法进行了系统性归纳与分类。在故障诊断方面,围绕示功图分析、电气参数监测以及多模态融合3类方法展开,并使用UniRepLKNet-BiGRU-GAM (通用感知大核卷积网络-双向门控循环单元-全局注意力机制) 的多模态模型对新疆油田某区块油井的采油系统进行故障诊断,可实现96. 35%的故障识别准确率;检泵周期预测方面,归纳了基于设备状态与生产数据的检泵周期预测方法,使用BiLSTM(双向长短期记忆网络) 对某区块1 000口井进行检泵周期预测,模型平均准确率达85. 60%,有效支撑预防性维护策略的制定;在产量预测领域,综述了数据驱动模型与物理约束预测方法,采用TCN-BiLSTM (时域卷积网络-双向长短期记忆网络) 融合架构,结合油田生产参数的局部时间特征与长期波动趋势,对某井100 d产油量进行预测,预测精度R2为0. 99。随着各大油田加速推进数字化转型,未来,有杆采油系统生产动态预测模型研究将聚焦于大数据处理技术升级、神经网络结构优化、差异化模型构建等方向,进一步提升模型泛化能力与工程适用性,可为油气行业高质量、智能化发展提供坚实技术支撑。

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。

甲醇及甲醇汽油掺混输送体系腐蚀行为研究进展

摘要:【目的】甲醇及甲醇汽油在管道输送过程中易引发金属材料的腐蚀与应力腐蚀开裂问题,严重威胁能源输送系统的安全性与完整性。探究甲醇及甲醇汽油掺混输送体系的腐蚀行为,有利于促进“醇-氢”能源基础设施的安全、高效发展。【方法】通过调研国内外甲醇及甲醇汽油对金属腐蚀的研究进展,总结了甲醇的腐蚀机理,全面梳理了甲醇及甲醇汽油掺混对不同金属的腐蚀规律,并对未来甲醇及甲醇汽油掺混体系腐蚀研究的重点方向提出了可行性建议。【结果】甲醇管道的腐蚀环境更为复杂,需要综合考量多种杂质、应力等因素的协同作用。甲醇腐蚀主要表现为电化学腐蚀与应力腐蚀开裂,甲醇解离产生的甲氧基阴离子(CH3O −)与金属反应形成甲醇层钝化物,且钝化物在高电位诱导下易溶解而发生电化学腐蚀;应力能够加速金属在甲醇环境中的晶间腐蚀、穿晶/沿晶裂纹扩展,并诱发应力腐蚀开裂。甲醇中掺入的氯化物、硫化物将促进腐蚀过程,而加入体积分数为0.5%的水时,金属在甲醇溶液中可以形成稳定的钝化膜进而抑制腐蚀。掺混比例的增大将会促进甲醇汽油对金属的腐蚀行为,且与钢、铝、铸铁等金属相比,紫铜、黄铜在甲醇汽油中具有更高的腐蚀敏感性。【结论】基于复杂输送环境中的甲醇及甲醇汽油腐蚀行为机理、腐蚀规律尚不明晰等问题,提出以下建议:①进一步研究杂质-材质-应力的关联作用下,甲醇及甲醇汽油对金属的腐蚀行为与内在腐蚀机理;②考虑甲醇及甲醇汽油未来大规模储运的需求,应结合甲醇管道实际的输送环境、材料失效状况,开展管材在甲醇临界失效边界的检验与腐蚀风险评价体系研究。

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。

德国Gascade公司Flow项目天然气管道改输氢经验对中国的启示

摘要:【目的】在全球能源转型与“双碳”目标加速推进的背景下,氢能作为清洁高效的能源载体,其规模化储运成为产业发展的关键瓶颈。将现有天然气管道改造为输氢管道,是降低氢能基础设施建设成本、缩短建设周期的重要路径之一。【方法】以德国Gascade 公司“Flow-making Hydrogen Happen”天然气管道改输氢项目(简称Flow 项目)为研究对象,系统梳理其工程概况、关键技术突破及标准应用经验,重点剖析管材适应性评估、压缩机与驱动系统改造、焊接接头性能验证、阀门密封优化及计量系统升级等关键技术环节的解决方案。通过对比中国与德国的X70 管道系统在材料、设备、焊接、密封及计量等方面的差异,深入揭示两国在输氢管道标准体系完善度、改造流程判据、材料适配评估逻辑及压力分级管控方式等维度上的核心区别。【结果】研究发现,德国凭借系统的材料性能验证、科学的分级改造策略及覆盖全流程的成熟标准体系,实现了大口径高压天然气管道的安全高效改输氢,其技术经验与标准应用模式具有重要的借鉴价值。中国天然气管道里程庞大,具备改输氢的资源基础,但目前在长输氢管道标准体系建设、高钢级管材氢兼容性评估、关键设备改造技术规范等方面仍处于起步阶段。【结论】在此基础上,结合中国氢能产业发展国情与“西氢东送”的国家战略布局,从材料研发、改造策略、设备升级、标准建设、国际合作等方面提出针对性的氢能发展策略,以期为中国天然气管道改输氢工程实践提供技术参考,推动中国氢能储运基础设施网络的构建,助力氢能产业高质量发展。

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。

抗高温防塌水基钻井液体系研发与现场应用

摘要: 为解决常规水基钻井液的防塌性能和抗温性能难以满足复杂深井勘探开发需要的问题,研制了表面水化抑制剂和纳米封堵剂,并通过其他处理剂优选和配比优化,形成了密度达 2.00 kg/L 的抗高温防塌水基钻井液体系。室内性能评价表明,该钻井液体系抗温达220 ℃,静置96 h 后上、下部密度差仅0.02 kg/L,抗岩屑污染3.0% 以上,抗氯化钙污染0.6% 以上,润滑性能和抑制性能稍差于油基钻井液,致密砂岩封堵率达到了85.6%。现场应用效果表明,该钻井液体系在高温深井中仍然保持良好的井眼净化能力,沉降稳定性好,井壁稳定性突出,润滑减阻性能优异。抗高温防塌水基钻井液体系为复杂地层深井超深井钻完井施工提供了技术保障。