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。

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。

耐微生物腐蚀含Cu抗菌石油套管钢的研究进展

摘要:当前微生物腐蚀对油气开采安全构成了严重威胁,传统石油套管防护技术存在一定环境风险和成本高的问题。含Cu抗菌石油套管钢通过合金化设计,利用纳米ε-Cu析出相的多重机制( 如细胞膜损伤、酶活性抑制和DNA氧化损伤)实现长效抗菌,为解决微生物腐蚀问题提供了创新方向。分析了硫酸盐还原菌、铁氧化菌及腐生菌等细菌的腐蚀机理,阐述了含Cu抗菌石油套管钢中Cu元素的抗菌作用原理,抗菌性能主要源于纳米ε-Cu相的Cu2+缓释及其与微生物的多重作用机制。总结了含Cu抗菌石油套管钢中合金化元素对耐蚀性能的影响,指出抗菌元素和耐蚀元素的合理搭配与含量控制对提高抗菌石油套管钢的耐蚀性能具有重要意义。提出了含Cu抗菌石油套管钢的设计思路和多尺度调控方案,以实现抗菌性能与力学性能的协同优化。同时,探明了含Cu抗菌石油套管钢抗氢致开裂性能源于CuS/FeS 复合膜的氢渗透抑制及纳米ε-Cu析出相的氢捕获作用。总结了含Cu抗菌石油套管钢的研究瓶颈,包括焊接性能、铜脆问题和长周期抗菌性能失效问题,并展望了其未来发展方向应聚焦于成分优化、工艺优化、表面改性及绿色智能化等,旨在为油气工业领域耐微生物腐蚀油套管钢的应用提供指导。

地热U型井磁导向钻井连通关键技术

摘要:地热能源的开发中采用U 型井闭式换热,所有回灌水经密闭系统处理,其“取热不取水”的技术特点避免了由于回灌不充分或发生泄漏造成的地下水污染。U 型井钻井需要直井段与水平井段实现点对点的精准对接,受大井深和轨迹调整难度的限制,常规定向钻井技术难以实现。研究基于现有的磁导向钻井技术,通过增加磁短节上磁柱数量以增强磁场强度,采用滤波降噪、角度补偿等方式有效提高测量精度,同时优化了磁导向工具、作业工艺参数等以扩大探测范围及提高技术适用性。优化后的磁导向工具在地面实验中展现出良好的工艺性能,方位误差±1.5°,距离误差±3%,耐温175 ℃。该技术应用到大庆朝热R3-U1 井组,于井深3 907 m 开始跟踪测量,于井深4 021 m 完成磁导向测量,方位偏差仅为0.16°,轨迹精准对准直井目标靶点。研究成果解决了地热U 型井精准连通的技术难题,实现了地热能源的高效提取,最大限度减少了地下水污染,为先进型地热系统的工业化推广提供了技术参考和现场经验。

南海东部恩平21−4油田超深大位移水平井钻完井关键技术

摘要: 恩平21−4油田位于南海东部海域,储量规模小,为满足其经济高效开发的需求,部署了2口超深大位移井。针对超深大位移井钻完井过程中存在的井漏风险高、井眼轨迹控制困难、井眼清洁难度大、安全作业密度窗口窄和摩阻扭矩高等技术难点,开展了井眼轨道优化设计及井眼轨迹精准控制、钻井液和水泥浆体系优化设计、套管安全下入、动态监测辅助诊断技术和完井管柱抗磨减阻技术等技术攻关研究,形成了超深大位移井钻完井关键技术,确保了2口超深大位移井顺利完钻和投产。其中恩平21−4−A1H 井完钻井深9 508.00 m,水平位移8 689.00 m,水垂比4.43,创我国海上油气田井深最深纪录。恩平21−4油田超深大位移井钻完井关键技术不但丰富完善了我国大位移井技术体系,也为万米级边际油田高效开发提供了有力的技术支撑。