摘要：【目的】为了解决传统管道机器人对复杂工作环境适应性差等问题,提出一种适用于刚性微型管道的形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)驱动蠕动式变胞机器人设计方案。【方法】设计了基于SMA驱动的锚固结构和伸缩结构,利用Adams软件对机器人蠕动前进和转弯过程进行动力学仿真与分析,并搭建样机进行运动试验验证。【结果】通过仿真获得的随时间变化的关节驱动力矩、速度、位移曲线,验证了机器人运动过程的稳定性。试验表明,样机在直径22 mm的“L”形和三通管道环境中能够稳定运动。结果证明,该变胞机器人通过锚固和伸缩结构的配合可实现蠕动前进,通过变胞可实现主动转弯,并具有良好的管道通过性。

摘要：超高压水射流井底岩石切槽应力卸载方法是提高破岩效率的有效手段,然而现有井下增压装置为被动增压,超高压脉冲射流输出持续时间短且难以实现输出频率可控可调,导致切槽效率低。设计一种新型电磁阀控制井下增压器,通过室内实验和数值模拟相结合的方式分析其增压性能和输出特性。结果表明:增压装置的输出特性为高压射流和低压射流组合而成的混合脉冲射流,输出波形近似方波且输出频率可调;输出特性受输入压力与结构参数的影响较大,输入压力和活塞面积比增大,使得峰值压力升高而增大了射流切槽能力,活塞行程增大延长了超高压水射流的持续时间,提高了水射流切槽效率。

摘要：深层页岩气结构复杂、低孔低渗,孔隙发育但连通性差,导致压裂改造难,压裂效果不理想。为了提高页岩压裂效果,基于某深层页岩气藏,分析页岩脆性矿物含量、储层微观结构,依据复杂裂缝原理,制定提高页岩裂缝复杂程度的设计方案;运用渗吸原理,提高压裂强度,增加渗吸体积。提出采用“复杂裂缝网络渗吸储能”的压裂方案,提高基质动用程度,增加页岩气产量。现场应用结果表明,最高日产气量6×10^(4)m^(3),实现了深层页岩压裂新突破,研究成果为页岩气藏压裂增产措施提供理论指导和技术支撑。

摘要：控压降密度是控压固井技术的关键环节,该环节对保证固井施工安全具有重要意义。控压降密度工艺可分为一次降密度工艺和分段降密度工艺,在现场应用中,分段降密度工艺的适用性更强、需求量更高,因此如何精确预测分段降密度过程中的井筒压力场成为了该技术的关键。结合“先下后降、再下再降”的分段降密度工序,采用拉格朗日法推导了环空浆柱结构描述方程。开展了高温(220℃)、高压(180 MPa)钻井液流变性实验,研究发现:当温度小于140℃时,温度对流变性影响显著;当温度大于140℃时,温度对流变性影响较小。对此,考虑温度、压力和流变性的相互影响,建立了分段降密度全过程井筒温压场预测模型。利用实测井口压力对模型进行了验证,最大相对误差小于3.6%。与传统模型相比,本文模型弥补了其工艺适用性的不足,且预测精度更高。基于X井数据对两种分段降密度工艺的关键参数进行了预测,结果表明:环空流体类型分布受初始浆柱结构、排量等因素的综合影响,三次降密度作业所需的时间分别为5.24 h、5.12 h、4.78 h;井筒温度场受工况影响明显,不同工况相同位置处的环空温度最大相差35.1℃;三次降密度工艺所需时间多1.42 h,但在第一次降密度过程中井底压力较低,不易压漏地层;利用本文模型设计的井口回压,可以保证井底压力处于安全范围内。研究结果可为控压固井分段降密度环节井筒压力的准确预测及精细控制提供理论支撑。

摘要：确定合理的井底负压差值对于欠平衡钻井至关重要。如果负压值过大,地面设备控制和处理困难,并可能导致地层坍塌、出砂,造成地层渗透率严重下降。因此,如何准确确定井壁失稳和储层损害的最大负压差,关系到欠平衡钻井工程的成败。文章根据岩石力学和渗流力学理论对井壁失稳的力学机理进行了分析,并基于摩尔—库仑准则建立了欠平衡钻井井壁失稳极限压差的数学模型。同时,针对欠平衡钻井储层伤害的问题,着重分析了储层应力损害的机理,首次提出并引入了井壁岩石破坏比的概念,通过大量岩心实验,得出井壁岩石渗透率与其所受应力之间的数学回归关系式和相应的极限压差数学模型。并结合新疆呼图壁气田呼3 井和石南4003 井2口井现场数据和相应地层层位的岩心力学实验数据,进行了实例计算模拟,此2 口井的钻井实践证实了文章中欠平衡钻井井壁失稳和储层损害的最大负压差确定的理论方法和数学模型的正确性,表明该数学模型对欠平衡钻井设计具有重要的实用意义。

摘要：利用大型有限元分析软件ANSYS,对薄差油层的水力压裂改造进行了研究,得出了水平多裂缝之间相互干扰的规律。裂缝的间距越大,相互之间的干扰就越小;一次改造的层数越多,相互之间的干扰就越大。所改造的裂缝间距小于1m时,几乎难以形成有效的支撑裂缝。利用此规律可优化实际压裂设计,为油田薄差油层的改造提供了理论依据。

摘要：实验研究了深部地层岩芯的声波速度各向异性及在恢复加载条件下的声发射Kaiser效应,提出了一种简便的深部地层地应力测量新方法。全尺寸岩芯被钻取后,其应力卸载的各向异性导致声波速度各向异性,利用这一原理可确定水平最大、最小地应力的相对位置,对上述位置岩芯进行取样,进行围压下的声发射Kaiser实验,就可测量出水平主地应力大小。该方法一则解决了一直困扰Kaiser实验的对岩芯完整性高标准要求的问题,二则完善了超深井地层的地应力测试方法,同时,为超深井水力压裂设计和维持井壁稳定的安全泥浆密度确定提供了最重要的参数。

摘要：基于计算期内总费用最小现值建立了干线成品油管道工艺方案优化设计的数学模型,分析了分输方式、分输流量变化及工艺计算参数的选取等问题。考虑到传统数值算法求解多变量混合整数非线性规划问题的局部最优性及对初值敏感性强等缺陷,针对所建立的数学模型的特点,引进了一种较新的全局搜索算法———杂交差分进化方法,并对其进行了局部改进,采取了动态处理约束条件的措施。在泵站可选位置确定的条件下,采用赋权有向图来表示工艺方案优化设计问题。泵站位置候选点对应图的顶点,两顶点间管道的总费用现值对应弧的权值。通过递归调用Dijkstra算法,求解出了前N条最短路径对应的最优和次优方案,并以其作为进一步进行多因素方案比选的候选方案。用实际算例说明了上述方法的有效性。

摘要：现有井壁围岩应力求解模型大都基于平面应变假设,相对岩石真实应力状态会有一定的误差。在空间坐标变换基础上建立了大位移井井壁稳定分析三维弹塑性有限元模型,将井斜角与方位角的变化转化为井轴坐标系下地应力场应力分量的变化,保证了模型的稳定性。利用所建模型对弹性和弹塑性条件下的大位移井井壁围岩稳定性进行了研究。计算结果表明岩石在弹塑性条件下能够通过塑性变形吸收更多能量;在相同外载条件下,弹塑性岩石比脆性岩石更稳定。经过现场实例验证,在深部弹塑性地层钻进时,可以采取比常规设计稍低的泥浆密度,即能保持井壁稳定,又可以减少地层伤害。

摘要：基于水平井筒入流速度剖面控制原理,结合非均质油藏渗流与水平井筒管流耦合模型,利用遗传优化算法全局寻优且不要求函数连续的优点,提出非均质油藏水平井射孔参数分段优化设计方法,并结合实际算例进行了优化分析。结果表明,优化后高渗区射孔密度小,低渗区射孔密度大,高渗区入流速度降低,低渗区入流速度提高,使入流剖面接近均质油藏理想入流剖面,但射孔参数分段优化对水平井产能指数影响不大。