高强度柔性钻杆研制及试验

摘要: 随着超短半径钻井水平距离逐步延伸,对其中重要工具柔性钻杆的力学与密封性能不断提出更高的强度要求。针对现阶段柔性钻杆结构强度要求高、寿命短、密封难的问题,研制了一种高强度柔性钻杆,采用球铰结构连接钻杆短节, 使节与节既可以弯曲一定角度,又可以传递扭矩和钻压。利用有限元软件建立了该柔性钻杆单节三维有限元模型,采用应力分类法对柔性钻杆结构强度进行校核。开展了三节柔性钻杆的抗拉、抗压、抗扭结构强度以及承载后的密封性能的室内试验。试验结果表明: 所研制的高强度柔性钻杆单独受载时,在承受31kN·m 极限扭矩,1120kN拉伸载荷,270kN压缩载荷时仍能满足强度要求。所得结论可为油田高强度柔性钻杆的研制提供理论依据。

热采井中油套管钢的腐蚀行为

摘要: 采用高温高压反应釜模拟稠油热采CO2和H2S腐蚀环境,研究了热采井油套管钢110H、L80-3Cr、L80-9Cr和L80-13Cr在此环境中的腐蚀行为。结果表明,在单一CO2腐蚀环境中,随着温度的升高,4种油套管钢的均匀腐蚀速率均增大,80℃时随着油套管钢中铬含量的增加,均匀腐蚀速率降低。在CO2和H2S共存腐蚀环境中,油套管钢的均匀腐蚀速率随 CO2和H2S分压比p(CO2)/p(H2S)的变化呈现不同的规律:80℃时,随着p(CO2)/p(H2S)增大,110H和L80-3Cr的均匀腐蚀速率逐渐增大,而L80-9Cr和L80-13Cr呈现先增大后减小的趋势;150℃时,随着p(CO2)/p(H2S)增大,4种油套管钢的均匀腐蚀速率先增大后减小。在300℃和350℃的CO2和H2S共存腐蚀环境中,L80-9Cr和L80-13Cr的耐蚀性远远优于L80-3Cr和110H。

我国油气工程技术装备智能化和智能制造的探索与实践

摘要: 经过数十年发展,我国油气工程技术装备整体水平步入国际先进行列, 实现了从初期的机械化到自动化和信息化, 以及目前部分数字化与智能化的跨越。分析和描述了万米特深井钻机、“一键式”自动化钻机、智能钻井系统、5G加持的压裂机组、自动化连续管装备、连续管作业智能支持中心、智能导向钻井控制系统、万米自动化顶驱、智能钻杆等国内典型油气工程技术装备的关键技术特征和智能化水平。认为国内油气工程技术装备的智能化依然以第一代“ 自动化”、第二代“数字化+网络化”为主,要全面实现第三代智能化,任重道远。论述了智能制造的内涵、国内油气工程技术装备智能制造的发展概况,认为国内油气工程技术装备的智能制造取得了长足进步,尤其是在应用层面已经跟上了全球发展步伐, 在某些方面形成了中国特色。以连续管作业装备为制造对象,构建了“基于工业互联网的连续管装备智能制造整体解决框架”,剖析了智能工厂、制造知识、精益生产、智能装备、工业软件等关键要素。研究结果可为全面实现油气工程技术装备智能制造提供参考。

我国长输天然气用管线钢的发展现状与趋势

摘要: 随着国内天然气管道的大规模建设,我国长输天然气用管线钢及钢管的生产制造技术也迅速发展并达到世界先进水平。天然气管道仍将朝着高强度、大口径、高压力、大壁厚、低温服役等方向发展,对高钢级管线钢特别是抗大变形管线钢、低温环境用管线钢等提出了更高的要求。本文着重从管线钢的合金成分体系、组织类型、轧制工艺的演变及其与管线钢的性能间的关系等角度,对高钢级管线钢、抗大变形管线钢及低温环境用管线钢的发展现状进行了综述,并结合目前应用中存在的一些问题对我国长输天然气管道用钢的发展趋势进行了探讨。

125ksi超级马氏体油管成分-组织-性能-工艺综合控制技术

摘要:125ksi钢级15Cr超级马氏体不锈钢具有优良的高强度、高韧性匹配与耐CO2腐蚀性能,是深度>7 000 m深井油井管的候选材料。从成分设计、生产工艺、组织调控等方面,论述了15Cr超级马氏体不锈钢油管的高强高韧综合控制技术。成分控制方面,采用无δ 铁素体成分设计,w[Cr]取15%,w[Ni]取6. 5%~7%,w[C]取0. 01%~0. 03%,w[Cu]取1. 25%~1. 5%,Cr、Ni元素合理匹配是降低δ铁素体含量的主要因素,C、Cu含量的合理匹配是获得高强高韧力学性能的关键因素。冶炼工艺方面,研究了电弧炉钢杂质元素的影响,结果表明,V、N、Al杂质元素会增加15Cr钢的硬度,将回火温度提高至550~575 ℃,能够降低硬度保证韧性。热加工成型方面,通过热变形试验,获得了15Cr钢的动态再结晶规律,制定了无缝管热穿孔成型变形温度1 100~1 150 ℃,能够获得细小的再结晶晶粒。组织性能调控方面,通过热处理工艺研究,确定了正火温度采用950~980 ℃,即能保证晶粒尺寸不明显长大,又能获得高强度与高韧性的匹配。

钛合金在油气开采中的应用及研究现状

摘要:我国目前现有的油井管用钛合金都是在其他行业所用钛合金的基础上进行改进设计的,普遍存在抗腐蚀性能较差、成本较高等缺点,并且钛合金在我国油气开采领域还未得到大规模的生产与应用。总结了钛合金油井管在油气开采领域的应用以及油井管用钛合金抗腐蚀能力的研究成果,并且梳理了我国目前油井管用钛合金材料抗腐蚀性能的不足,为后续的研究提供参考。

海洋原油外输软管拉伸刚度影响参数研究

摘要:海洋原油外输软管广泛用于海上FPSO和油轮的原油外输,软管在海洋环境作用下会受到轴向拉力,拉伸刚度是影响轴向受力的关键结构性能参数。根据《API SPEC 17K》标准和《GMPHOM2009》规范的要求,需要确定软管的拉伸刚度。基于Rebar方法定义海洋原油外输软管的帘线增强层,利用有限元软件ABAQUS建立某国产海洋原油外输软管的轴向拉伸模型,并计算不同结构参数条件下的软管拉伸刚度。计算结果表明:帘线增强层是海洋原油外输软管的主要抗拉伸结构层,帘线铺设角度越小其拉伸刚度越大,软管抗拉伸能力对帘线层数比较敏感,帘线层数越多软管抗拉伸能力越强;螺旋钢筋层的钢筋直径和螺距在一定程度的拉力范围内与软管的拉伸刚度保持良好的线性关系,软管的拉伸刚度随着钢筋直径的增大而增大,随着螺距的增大而减小。研究结果可为海洋原油外输软管的结构设计和实际应用提供参考。

深海气田开发人工智能技术应用现状及展望

摘要:深海海域环境复杂,存在地形条件多变、地层压力高、水温低、流体腐蚀性强,以及气藏分布分散、边底水发育等因素,同时深海气田井数少、数据噪声大、井下动态监测设备易损坏、数值模拟模型耗时长,这些问题给深海气田的勘探开发带来极大的挑战,人工智能的发展为解决上述问题带来了可能。从物探、测井、钻完井及气藏工程4 个领域系统论述了人工智能技术在深海气田勘探开发领域的现状与研究进展,并展望了人工智能技术在深海气田未来的发展方向。研究结果表明:①总结了现有人工智能在深海气田关键勘探开发技术,如地震相识别、岩性识别、测井曲线重构、钻完井参数反演、工况预警、气藏代理模型评价、流动保障风险智能评估等方面的应用场景;②探讨了当前智能勘探面临的硬件不足、数据治理困难、算法泛化能力不足及“深海油气+ 智能化”应用场景难落地等挑战;③提出建立深海气田共享数据库,发展可解释性智能算法,解决少井条件下储层模型精确预测难题,构建深海气藏井筒-储层-地面一体化智能决策平台发展方向。结论认为,人工智能技术有望实现深海气田生产关键开发指标的快速预测和生产制度的智能优化和决策,研究成果对进一步推动深海气田人工智能算法相关研究与应用具有较好的参考作用,并可为深海气田勘探开发领域未来的发展提供指导。

金属氧化物光催化甲烷氧化制含氧化合物的研究进展

摘要:甲烷是一种储量丰富的化石能源, 利用甲烷作为原料实现高值化学品生产具有重要研究价值和经济意义. 然而, 传统热催化甲烷转化过程存在反应条件苛刻、能耗高、易过度氧化等严峻挑战, 极大限制了相关技术的进一步发展. 太阳能作为广泛易得、清洁绿色的可再生能源, 是甲烷增值化利用的理想驱动力. 金属氧化物半导体由于合适的能带结构、良好的结构稳定性、丰富的表面配位形式等优良特性在光催化甲烷选择性氧化领域展现出了巨大潜力. 本文综述了近年来金属氧化物光催化甲烷选择性氧化制含氧化合物的研究进展, 聚焦于光催化反应过程、甲烷活化机制、金属氧化物半导体的调变策略和反应系统设计, 并对当下亟需解决的问题进行了讨论和展望.

极地油气钻井关键技术与装备研究进展

摘要:极地油气资源丰富,随着全球能源需求的持续增长,极地油气资源的勘探与开发已成为国际能源战略的重要发展方向。然而,极地恶劣的自然环境(如超低温气候、巨厚冻土层、浅层地质灾害及井筒大温变等)给油气钻探带来了巨大挑战。为系统总结极地油气钻井技术与装备的适用条件和未来发展方向,系统分析了极地油气钻井面临的工程技术难题,从钻井地质灾害风险评价与环保技术、钻井关键装备及工具研发、钻井工艺及井筒工作液技术等方面,系统总结了极地油气钻井关键技术与装备的研究进展,并提出未来技术创新发展方向。研究结果表明:①极地浅层地质灾害风险识别与防护技术、冻土层钻井温控方法及环保废弃物处置技术是当前研究的重点;②低温环境下钻井装备的可靠性及工艺技术的适应性仍需进一步验证,特别是在- 50 ℃超低温工况下的工程应用仍存在较大挑战;③未来应加强极地地质灾害动态监测与防控技术研究,优化冻土层钻井井筒温度调控方法以提升井筒稳定性,研发适应超低温环境的高可靠性钻井装备及工具,完善极地环保技术体系以推动废弃物无害化处理技术的应用,加快极地钻井技术的现场验证与商业化推广。结论认为,研究成果可为极地油气钻井技术的进步提供理论支撑和技术参考,并可为我国极地能源开发战略的实施、装备产业升级及国际竞争力提升提供有力支撑,进而助力我国在全球极地油气资源开发中发挥引领作用。