光纤式输油管道安全预警系统

提出了一种基于光时域反射原理(Optical Time Domain Reflectometer,ODTR)和分布式光纤传感器的输油管道泄漏实时监测技术。当输油管道发生泄漏时,光纤所处的温度场发生变化,利用光纤后向拉曼散射的温度效应,通过测量该处的温度变化来判断管道泄漏;当发生人为破坏(盗油)事件时,所产生的振动、压力等扰动信号使在光纤中传输的后向瑞利散射光产生明显的损耗特征,通过测量其光强的变化来检测管道是否受到扰动或破坏。用ODTR技术实现对光纤测量点的定位。实验结果表明,光纤长度5km(可延长),测温范围0～90℃(可扩展),温度测量偏差小于+ 5℃,对扰动外力和温度的定位偏差小于15m。该检测技术可以有效地提高输油管道泄漏监测的水平和油的防盗水平。     

CO2埋存井固井水泥环封存效果与其性能参数研究

CO2埋存井固井水泥环封存能力是决定CO2长期有效埋存的关键,影响水泥环封存能力的因素除了井筒周围外部条件外,还与水泥环自身的力学特性有关。首先分析了影响水泥环封存能力的外部因素,并对水泥环受力状态与其力学参数之间的关系进行研究,最后结合外部条件和水泥环自身力学特性,确定出能够满足CO2长期有效埋存的水泥环的力学参数。     

深水环境下隔水管的横向自由振动分析

隔水管是海洋钻井工程中的必要设备。在深水环境下,隔水管的疲劳失效问题普遍存在,隔水管的强烈振动是导致其失效的主要原因之一。本文采用微元法,得到了隔水管在各种载荷作用下的横向振动规律及其横向振动的固有频率的分布规律,进一步分析了各种因素对隔水管横向振动固有频率的影响。结果表明:隔水管的长度增加时,固有频率减小;随着顶部张力比的增加,隔水管的横向振动的固有频率也增加;随着壁厚的增加,隔水管横向振动的固有频率逐渐降低;而随着钻井液密度的增加,隔水管横向振动的固有频率增加;海水的存在使隔水管的横向振动固有频率降低。该研究有利于避免隔水管在使用过程中出现强烈的共振现象,为减小隔水管的失效提供了理论依据。     

气体钻井上返岩屑对井斜影响的分析

气体钻井井眼环空的气固流动状态给固体岩石颗粒冲击井壁提供了条件。高速气流携带的岩屑与井壁碰撞的频率和剪切应力较大,因而井壁岩石更易破碎,井径扩大更为严重。井径的扩大导致底部钻具组合(BHA)受力状态发生变化,从而造成控制井眼轨迹的难度增加,引起井斜。同时,井壁岩石颗粒碰撞剥落在下井壁形成岩屑垫层,同样影响底部钻具组合力学特性,造成增斜力,从而影响井斜。为分析气体钻井上返岩屑对井斜的影响,根据气体钻井环空流动模型与颗粒碰撞的能量关系,建立了气体钻井条件下的井径扩大判别模型。实例计算表明该模型准确、有效,可以为气体钻井设计和井径分析提供依据。     

压回法阶段压井数学模型与模拟分析

 根据压回法压井过程中气体压缩规律和气液两相流特性,提出了压回法压井过程可分为3 个阶段,并建立了考虑气体滑脱的阶段压井数学模型,用于压回法作业井底压力和套压变化规律的定量计算。压井参数敏感性模拟分析表明,压井排量越大,压井持续时间越短,产生的井底压力和套压越大;地层渗透率和渗透性地层厚度对压井第一阶段的井底压力和套压影响不大,但当高渗透或高厚度地层进入压井第二、第三阶段,随渗透率或地层厚度增加,压井产生的井底压力和套压减小,且降幅减缓。通过分析压井过程中井底压力和套压变化规律,绘制了压回法典型压井曲线模型。预测结果与实测数据对比表明：该数学模型具有较高的预测精度,能够为溢流压井方法的选择和压回法施工设计提供理论依据与指导。     

土壤中有机农药荧光检测研究

根据有机物受激发荧光的基本原理,研究了氨基甲酸酯类有机杀虫剂西维因的荧光特性。利用荧光光谱对西维因及其水解物的溶液进行了研究,获得了不同浓度条件下的荧光谱图,考察了荧光强度与浓度的关系。结果表明,西维因及其水解物在一定的土壤环境中受紫外光激发时也能够发出很强的荧光,而且在溶剂中和土壤中的荧光光谱基本相同。它们的荧光光谱波长都位于可见光区的400～750 nm波段之间,波形平滑,分辨率高,适于农药的定性定量分析。实验证明利用荧光光谱法对土壤中的有机农药进行直接或间接的检测分析是可行的。     

有效应力下多孔介质微观结构的分形特征

以分形几何理论为基础,建立了有效应力的分形计算模型,分析和讨论了多孔介质微观结构和有效应力之间的关系,从微观角度上揭示有效应力对多孔介质孔隙结构的影响规律。研究结果表明:有效应力的分形计算模型可以描述有效应力与多孔介质微观结构之间的关系;随着有效应力的增大,多孔介质的分形维数呈指数增加,孔隙度呈指数递减,多孔介质中孔隙数呈指数递减趋势,孔隙平均半径呈减小趋势。     

高频谐波振动冲击破岩机制及试验分析

基于振动学理论,建立高频谐波振动冲击破岩的物理模型和数学模型,应用MATLAB软件对数学模型求解,分析各参数对简谐振动激励下岩石振动的影响,并通过室内试验进一步验证高频谐波振动冲击钻井技术的破岩效果。结果表明:在简谐振动激励下,机械钻速比常规钻井提高了13.2%;岩石刚度、阻尼、临界力与机械钻速呈反比,动态激振力与机械钻速呈正比,激励频率与岩石固有频率越接近,机械钻速越大;机械钻速随着钻压、转速的增加而增加。     

水平井钻柱横向振动有限元分析

钻柱横向振动是引发钻井事故的主要原因之一,水平井由于井眼弯曲严重,钻柱偏心,容易发生钻柱横向振动。以水平井钻柱单元为研究对象,应用有限元法建立了考虑钻井液影响的钻柱横向振动方程,得出了钻柱横向振动频率数学模型,分析了钻井液和钻井液密度对钻柱横向振动频率的影响规律。编制频率计算程序,结果比较符合现场实际,为计算钻柱共振转速提供依据,减少钻柱剧烈横向振动发生。     

压回法压井技术适用性研究

 利用非常规压回法压井技术在气侵或井喷发生后,通过压井管汇或钻具直接向井眼内泵入加重钻井液或原钻井液,将气体和已受污染的钻井液顶回到渗透性地层,重新平衡地层压力。针对某些类型的溢流井喷适用于压回法压井技术,分析了适用于压回法压井的侵入流体特征,地层物性特征等参数,给出了压回法适用的钻井现场工况,实施压回法压井的必要条件和所需装备,并进行了压回法压井实例分析,这可为现场工程技术人员选择合理的压井方法提供有益借鉴和指导。结合近几年国内出现的井涌、井喷事故特点,分析结果表明：压回法在应对浅层气溢流、高压气井溢流等复杂井溢流、井喷方面有着良好的适用性。