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石油机械
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贺会群

月刊

1001-4578

syjxzz@vip.sina.com

0716-8121243/8127778/8121008

434000

湖北省荆州市沙市区豉湖路12号

石油机械/Journal China Petroleum Machinery北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是国内石油机械学科唯一的技术类月刊。《石油机械》是全国中文核心期刊，中国石油天然气集团公司优秀期刊，也是湖北省一级刊物。经过30余年的不断发展，《石油机械》已成为目前国内石油石化装备行业最具影响力和知名度最大的刊物之一。
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    基于实时钻进参数的孔隙压力智能预测技术

    李萍于琛王建龙杨恒...
    1-8页
    查看更多>>摘要：针对当前孔隙压力预测方法存在适用范围限制、精度不足、计算繁琐和无法实时预测等问题,提出了一种基于实时钻进数据的地层孔隙压力预测方法.基于测井数据计算孔隙压力的理论真实值,作为预测的学习目标;通过相关系数法及模型选择法,确定了 8 项关键参数:大钩载荷、泵压、机械钻速、钻压、转速、排量、密度和黏度;基于这些参数,采用 3 种集成机器学习算法,分别建立孔隙压力的实时预测模型.训练集预测结果分析表明:XGBoost和LightGBM模型在关键评估指标上表现良好,而随机森林模型存在过拟合的现象;XGBoost和LightGBM模型的预测趋势更加稳定,在预测精度和稳定性上更具优越性;所有模型在更换钻头造成钻头参数与钻头磨损情况变化后均产生了一定的平移偏差.后期可通过探究钻头特性与预测偏差的具体关系,或通过调整模型、对预测结果适当修正来进一步提高预测准确性.该预测方法不仅提高了预测精度,还为现场工程师提供了实时决策支持,有助于钻井策略的优化并降低风险.

    地层孔隙压力机器学习智能预测钻进参数随机森林

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    PDC钻头数字化选型技术及软件开发

    任海涛王新东张昕杨迎新...
    9-16页
    查看更多>>摘要：钻井过程中产生大量与地层、钻头相关的工程数据,利用大数据分析技术优选钻头能用于指导钻头的选型、设计和使用,可使钻头的选用从依赖厂家和经验,转向依据科学的结构特征分析和大数据优选.通过开展PDC钻头结构特征数字化方法研究,建立基于统计数据分析的钻头结构特征推荐与选型技术,形成以数据提取与效能分析、钻头结构特征数字化,以及钻头结构特征重构选型3 项内容为核心的基本步骤和分析策略,在此基础上建立了一套PDC钻头数字化选型技术和配套软件.较常规钻头进尺与钻速对比分析选型方法,该技术重点考虑了结构特征对钻头使用效能的影响,体现了实钻工程数据对钻头选型的指导作用.应用该技术与软件开展了准噶尔盆地某区块PDC钻头选型,并进行实钻验证.应用结果表明,选用的钻头钻进中钻速和进尺显著提升,缩短了钻井周期.研究技术与成果有利于提升钻井服务技术水平,可为油气田数字化、智能化发展奠定基础.

    PDC钻头钻头选型结构特征数字化钻井提速软件开发

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    基于Stacking集成学习的机械钻速预测方法

    高云伟罗利民薛凤龙刘洋...
    17-24,52页
    查看更多>>摘要：机械钻速是评估石油天然气钻井作业效率的重要指标.为准确预测新疆工区某油田钻井机械钻速,基于该工区的历史钻井数据,利用局部离群因子检测算法对数据进行预处理,建立了基于Stacking集成学习的机械钻速预测模型,该模型通过 Stacking 集成策略融合 K 近邻算法(KNN)、支持向量机算法(SVM)和随机森林算法(RF)进行预测验证.预测验证结果显示,分类准确度不高.运用遗传算法进行各基础模型参数优化.优化后,基于KNN、SVM、RF及Stacking集成4 种算法,预测机械钻速准确率分别为73.7%、78.9%、81.6%及97.4%,其中Stacking集成模型预测准确率最高.基于Stacking集成学习的机械钻速预测方法开发了机械钻速预测软件,运用软件预测其他2 套施工参数下的机械钻速,结果表明,预测机械钻速与实际机械钻速一致,且性能稳定,表明该模型拥有较强的泛化性和较高的预测精度.该智能算法可为新疆工区的该油田机械钻速预测与钻井施工参数优化提供一种新手段.

    机械钻速预测模型Stacking集成学习机器学习施工参数优化预测验证

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    储气库救援井磨料水射流管外开窗试验研究

    任宪可郭爽赵昌明张强...
    25-31页
    查看更多>>摘要：针对井筒不完整和存在落鱼的废弃事故老井出现井下封堵困难和气窜问题,如何实现有效封堵已成为老井改造储气库的关键.为此开展了储气库救援井磨料水射流钻杆成孔试验.试验结果表明:随着喷射距离的增大,单位时间内钻杆成孔深度显著减小;随着喷射压力的增大,钻杆成孔所需的时间缩短;钻杆成孔所需的最佳磨料质量分数为 6%～8%,磨料粒径分布在 40～60 目范围内,可实现较好的破坏效果.通过正交试验分析认为,钻杆成孔的极限喷距随着喷射压力的增大而增大,随着喷射距离增大而减小;为缩短作业时间,应调整参数为高喷射压力(>25 MPa)和短喷射距离(<20 cm).所得结论可为现场作业提供技术借鉴.

    储气库救援井落鱼封堵磨料水射流喷砂射孔参数优化

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    随钻扩眼钻压分配规律的试验研究

    侯福祥宋健张燕萍单泓铭...
    32-39页
    查看更多>>摘要：随钻扩眼钻井技术可在全面钻进的同时实现裸眼井段的扩径,能有效减少起下钻次数、提高钻井效率.随钻扩眼过程中领眼钻头和扩眼器上钻压、扭矩的分配与地层岩石性质、钻井参数、钻具结构等多种因素有关,因此提出能反映实际随钻扩眼过程的理论或试验方案是钻压分配规律研究的关键.为了在室内试验环境下模拟实际随钻扩眼过程,设计并进行了全尺寸随钻扩眼破岩试验.设计加工了ø215.9 mm PDC领眼钻头和扩眼直径可调(242、260 mm)的试验用扩眼器,在钻头试验台架上进行了全尺寸破岩试验,研究了随钻扩眼过程中的钻压分配规律及其受岩石类型、钻压、转速及扩眼直径的影响.试验结果表明:钻压比和扭矩比随总钻压的增大而增大,随岩石强度的减小而增大,但基本不受钻速的影响;扩眼器刀翼切削区域攻击性越强,相应的钻压比越大.所得结论可为随钻扩眼作业的钻井参数和钻具组合优化提供依据.

    随钻扩眼领眼钻头扩眼器钻压分配全尺寸破岩试验

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    钻柱的黏滑与高频扭转耦合振动测量与分析

    李玉梅邓杨林张涛于丽维...
    40-46页
    查看更多>>摘要：钻井系统的自激扭转振动会导致钻头和地层之间的接触力或切削力相对速度出现下降特征.为减轻这种机制的影响,通过对三轴振动的时域、频域分析,研究了钻柱扭转振动特征.研究结果发现,低频的扭转振动会引发黏滑振动,黏滑振动频率为 0.128 Hz,三轴振动和转速会出现周期性波动.钻柱发生高频扭转振动(HFTO)时,三轴加速度都出现了177.2 Hz的主频率.时域分析发现,切向加速度远大于轴向和法向加速度峰值,均方根值也较高,表明切向振动波动较大、能量高,说明此时井下正发生扭转振动.黏滑与HFTO发生耦合时,法向加速度会出现 2个主频,即黏滑时的主频和HFTO的主频.高扭转频率会提高扭矩和机械转速导致钻具疲惫.研究结果对描述扭转振动的特征,判断钻井过程是否发生黏滑、HFTO和及时采取消除黏滑振动、缓解钻具疲惫技术措施具有指导作用.

    钻柱扭转振动黏滑高频扭转振动频率振动耦合

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    大口径环形防喷器胶芯密封性能分析及设计

    马国良王健刚冯定
    47-52页
    查看更多>>摘要：基于常规胶芯在井控过程中翻胶、撕裂的状态,设计了一种适用于大口径环形防喷器的密封胶芯.基于虚功原理,结合Blatz-Ko材料超弹性模型的本构方程,建立了球形胶芯密封有限元模型,模拟了胶芯受活塞推动下的变形-密封过程(初始变形、大变形阶段和密封接触),开展了不同剪切模量和活塞行程下的胶芯密封性能研究.同时结合国标GB/T 20174-2019 和API 16A的技术要求对胶芯进行了试验验证.研究结果表明:球形胶芯密封性能受材料的剪切模量影响较大,随着剪切模量增大,接触压力先增大后减小,变形量随着剪切模量的增大而减小;在防喷器结构参数方面,活塞推进行程越大,胶芯接触压力和变形量随之增大.试验过程中密封部位无渗漏,证明研制的胶芯密封性能满足要求.研究方法和结果可为防喷器胶芯设计及密封性能增强提供参考.

    环形防喷器球形胶芯密封性能虚功原理接触压力有限元模拟

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    基于HYSYS的往复式天然气压缩机橇数字孪生系统

    曹颜玉李想张笑影孟繁城...
    53-62页
    查看更多>>摘要：针对海上平台电驱往复式天然气压缩机橇工艺机理分析映射难、运行监测不够全面、智能化运维水平较低等问题,创建了一套基于HYSYS机理模型的整橇数字孪生系统.设计了数字孪生系统驱动方法,为HYSYS机理模型的输入参数采集和计算结果映射,以及系统的数据循环传输和功能执行提供理论基础.针对整体建模较为复杂的整橇天然气 2 级压缩流程进行了简化,并以此为基础进行了HYSYS软件仿真模型构建,将HYSYS模型冷却水流量的仿真计算结果与设备设计性能参数进行分析对比,验证了模型的映射性能.基于MySQL数据库和MATLAB编程构建了HYSYS与数据库的通信接口.搭建了数字孪生系统可视化软件操作平台,配套了硬件系统并进行了功能验证和有效性、实时性测试.研究结果表明:基于HYSYS机理模型的整橇数字孪生系统可实时有效地实现天然气2 级压缩流程较为全面的状态参数计算、在线监测和工艺机理分析映射.

    海上平台电驱往复式天然气压缩机橇数字孪生HYSYS机理模型智能化运维

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    水下卧式采油树在役工况安全风险分析

    任冠龙王宇孟文波张崇...
    63-70页
    查看更多>>摘要：深水油气生产对水下采油树系统的可靠性有着极高的要求.为保障我国首套国产化深水水下采油树在役生产工况下的安全运行,建立了改进型危险与可操作性分析法(HAZOP),将改进后的发生可能性和严重度等级划分及风险矩阵作为风险评判的依据,通过对油气生产过程、化学药剂注入过程以及水下控制系统电力/通信过程等3 个生产节点进行风险评价,得到水下采油树在役过程中的36 个中度风险点,并提出了相应措施;采用数值模拟方法,建立了水下采油树-井口系统力学模型,对系统在役过程中所受到的海流载荷、地震与腐蚀等风险进行分析.研究结果表明,水下采油树在各类工况下的最大应力在 20 MPa以下,最大弯矩在 0.3 MN·m以下,安全性满足生产要求;但在腐蚀后百年一遇海流及大于 6.5 级地震载荷下,系统最大弯矩超出极端环境许用值,安全性不能保障.所得结论可为我国水下采油树的应用提供指导,能够有效保障采油树服役期间的安全性.

    水下采油树井口系统在役工况HZAOP外部载荷风险分析

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    海洋油气压裂增产作业船技术现状及展望

    王云海
    71-77,115页
    查看更多>>摘要：海上低渗油气是未来我国海洋油气增储上产的主力军.为了促进其开发技术进步,加快装备国产化步伐,分析了国内外海洋压裂船的技术现状,重点总结了斯伦贝谢、哈利伯顿及贝克休斯等公司压裂船的性能和技术特点.分析结果表明:我国压裂船与国外相比,在集成度、设计水平、自动化水平、智能化水平、关键核心技术与试验平台、基础研究以及标准规范等方面还存在较大差距.阐述了未来我国海洋压裂船将向集成化、智能化、电动化及大功率化方向发展,并提出了4 条发展建议:加大首台(套)研发支持力度、加强基础研究与试验能力建设、协同攻关关键技术以及强化国际合作交流等.研究结果有助于我国海洋压裂船早日实现国产化.

    海洋压裂船低渗油气深水压裂国产化技术现状

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