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2026年01期

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油气人工智能 | 基于迁移学习的跨域井下异常振动监测

油气人工智能 | 基于迁移学习的跨域井下异常振动监测

摘要：由于不同井间工况差异显著，异常振动特征分布存在跨井不一致性，传统基于单井数据的监测方法难以适应跨井场景。为此，以黏滑振动为例，对不同工况下的黏滑振动数据特征进行了对比分析，提出了一种结合深度判别迁移学习网络(domainadaptive transferlearning network，DDTLN)与BO-Transformer-LSTM的跨井异常振动识别方法。将近钻头振动数据输入到DDTLN模型中，通过卷积层与改进的联合分布自适应(IJDA)机制减小域间特征差异，实现跨域特征提取；将提取的特征输入到BO-Transformer-LSTM模型中挖掘时序信息，实现跨井高效分类。试验结果表明：不同工况下井间振动信号差异显著，传统方法跨域分类效果较差；经过DDTLN处理后，不同域间的数据特征有了很好的对齐，跨域识别准确率高达 91.5% ；DDTLN-BO-Transformer-LSTM模型能够有效解决跨井识别问题，分类准确率最高达96. 7% ，显著优于传统单井识别方法，具有更好的泛化能力。该研究可为跨井场景下的井下异常振动识别提供新思路。
油气人工智能 | 基于卷积变分自编码器的游梁式抽油机示功图样本扩展方法

油气人工智能 | 基于卷积变分自编码器的游梁式抽油机示功图样本扩展方法

摘要：深度学习法在游梁式抽油机示功图诊断中发挥着重要作用，但实际应用中，不同故障类型的示功图样本在数量、多样性和平衡性方面存在不足，影响现有诊断模型的性能。为此，提出了一种基于卷积变分自编码器（CVAE）的示功图样本扩展方法。将CVAE模型编码器和解码器设计为浅层卷积神经网络，作为示功图样本生成模型；原始示功图样本归一化和二值化处理后，提取图像的像素值作为模型输入。由CVAE模型单独学习每类示功图的形状特征，以生成与原始数据集相似的新样本；将生成的新样本与原始数据集结合，构建扩展数据集；利用诊断模型对扩展数据集进行训练，以验证生成样本的有效性，并分析样本扩展后改善类不平衡性对模型诊断性能的影响。研究结果表明：采用该方法扩展后的数据集显著提升了诊断模型的性能，其宏平均分数（ F_macro) ）达到 98.66% ，优于随机复制和全连接变分自编码器扩展数据集的结果。该方法为示功图故障诊断提供了样本数量、样本多样性和平衡性兼备的深度学习数据，显著提升了判断的准确性，可为智慧油田建设提供技术支撑。
钻井技术与装备 | 自进式旋转射流喷嘴结构设计与流场特性研究

钻井技术与装备 | 自进式旋转射流喷嘴结构设计与流场特性研究

摘要：水力喷射径向水平井技术对复杂油气高效经济开发、老区增产等意义重大。射流喷嘴是径向水平井钻井的核心工具，为此设计了一种涡轮带动喷嘴旋转射流的新型自进式喷嘴，并采用RNGk-ε湍流模型研究了该喷嘴内的流场速度和压力分布特征。数值模拟结果表明，工具可“扫描式”破岩钻进，形成一定尺寸孔眼。该喷嘴在破岩过程中会形成环状凸台，工具自进过程中，凸台被旋转射流产生的拉伸剪切作用破碎。剪切应力对称分布于滞止区中心两侧，侧向射流剪切应力作用范围更广泛。自由射流区的旋转射流速度分布由工具内部旋转机构、流道分布、喷嘴角度等因素共同决定。研究表明，新型旋转射流喷嘴有利于提高径向水平井作业效率，可为相关研究提供技术参考。
钻井技术与装备 | 基于PSO-Newton的超深井最大安全起下钻速度预测

钻井技术与装备 | 基于PSO-Newton的超深井最大安全起下钻速度预测

摘要：油气勘探开发向着深井、超深井等区域转移，起下钻过程中溢流漏失等事故频发，降低了开发效率甚至威胁到工作人员的生命安全。为避免井筒波动压力超过安全波动压力窗口而引发安全事故，应严格控制起下钻或下套管速度，使其不超过最大安全速度。最大安全起下钻速度的设计是钻井设计和现场施工需要考虑的重要问题。基于幂律流变模型，结合稳态波动压力理论，建立考虑井下安全的极限起下钻速度模型，并采用参数动态调整的PSO-Newton算法对模型进行求解，使用超深井作业数据对模型进行了验证。研究结果表明：以实际波动压力计算得出的钻柱运动速度与实际下钻速度误差不超过 8.5% ，且求解的最大安全起下钻速度均大于等于实际最大起下钻速度，能够有效预测深井、超深井的最大安全起下钻速度。所得结论可为现场起下钻作业提供参考。
钻井技术与装备 | 深层疏松砂岩高凝油藏长效开发钻井关键技术

钻井技术与装备 | 深层疏松砂岩高凝油藏长效开发钻井关键技术

摘要：XHI区块原油埋藏深（中深 4650m ）、凝固点高（平均 47.8^°C ），且地层疏松、储层敏感，周边生态脆弱，配套设施不足，开发难度大。为实现该类油藏长效及高效开发，钻井工程以提升井筒品质为导向，围绕全生命周期油藏开发需求，开展了全生命周期井身结构设计、大型深层丛式井组布置、长裸眼高效定向破岩、双效盐水钻井液和单级长封 + 强封固井等钻井关键技术研究。通过对井身结构的优化、提速工具的优选、钻井液性能的改进、固井工艺及井组布置的创新，钻井效率和井筒质量得到显著提升。现场应用结果显示：XHI区块完井137口，平均井深5025m ，累计节约建井周期882d，节约钻井液5 ?.1×10⁴?m³ ，节约征地 89333m² ；平均钻井周期降至24.9d，同比缩短 21.2% ，井径扩大率降至 7.98% ；平均水泥封固段长增至 4268m ，同比提升 68.5% ，固井质量合格率达到 99% 。实践证明，该配套技术有效解决了深层、高凝固点、敏感储层油藏的开发难题，大幅提升了井筒品质，为类似油藏的长效及高效开发提供了坚实可靠的技术支撑，具有重要的推广价值。
海洋石油装备 | 海上油田分层分段注汽及监测技术研究与应用

海洋石油装备 | 海上油田分层分段注汽及监测技术研究与应用

摘要：海上热采井多为定向井和水平井，采用笼统注汽，多轮次吞吐后存在层间吸汽不均、动用程度差异大等问题，甚至产生汽窜，影响热采开发效果。随着海上稠油油田进入规模化热采开发阶段，已无法满足多层油藏、长水平段精细注汽以及注采调控需求，同时缺乏有效的高温注汽工况下的监测手段。为此，开展了分层分段注汽方法、监测技术以及工艺管柱研究，攻克了高温高压工况下的密封、恒流量配注、水平段管柱扶正、水平井管内外穿越监测等关键技术，研制了分层分段密封器、恒流量注汽阀、油管扶正器、管内外光缆穿越器等关键配套工具，形成了适用不同井型、不同层段的热采分层分段注汽及监测工艺技术和配套管柱。渤海稠油油田热采定向井及水平井应用结果表明，该技术成功获取了注汽期间油层段的温度和压力数据，有效改善了注汽质量、吸汽剖面，提高了蒸汽波及体积与油层段动用程度，注汽开发效果显著提升。研究结果可为海上油田的高效开发和注汽工艺管柱优化提供技术参考。
海洋石油装备 | 海洋石油防喷器液压控制系统可靠性评估方法

海洋石油装备 | 海洋石油防喷器液压控制系统可靠性评估方法

摘要：海洋石油防喷器（BOP）是海上钻井作业的安全核心，其液压控制系统可靠性直接影响平台和人员的安全。为解决防喷器液压控制系统可靠性评估中数据稀缺、信息不均衡及建模复杂等难题，提出了一种基于多源数据融合与动态贝叶斯网络（DBN）的评估方法。目的在于通过融合历史与试验数据，克服数据不足难题，并结合多态降级与相关性特征提升可靠性评估准确度。利用贝叶斯（BN）方法整合不同来源的数据，通过马尔可夫链蒙特卡罗模拟（MCMC）获取后验分布；利用DBN建立组件多级降态评估模型并分析维修策略影响，采用DNB进行可靠性推理。研究结果表明，10a后的系统可靠性最低达 81.31% ，考虑维修策略后系统的可用性仍然高达91. 81% ，优于仅基于试验数据的传统方法，有效实现了复杂系统的可靠性建模和评估。该方法在小子样复杂系统的可靠性评估中表现突出，为深水钻井防喷器液压控制系统的维护提供了重要的理论与技术支持，具有较高的工程应用价值。
海洋石油装备 | 海洋钻井作业钻井液站输配路径规划研究

海洋石油装备 | 海洋钻井作业钻井液站输配路径规划研究

摘要：随着海洋石油钻井朝着环保、安全和高效等方向发展，钻井液工程技术服务需要满足更高的要求。针对传统钻井液站依赖人工经验进行钻井液输配路径规划效率低下的问题，设计了一种基于改进型Dijkstra算法的钻井液配制、储存和外输管线自动寻径系统，实现海洋钻井作业钻井液站输配效率的提升。在设计过程中，引入阀门数量、管线实际距离和流动难易度计算出管线综合系数，并将其作为最优路径的决策标准。从数据库中提取电控器件的状态数据，对数据进行处理后建立邻接矩阵。在此基础上，针对海洋钻井作业钻井液站的功能需求，构建了配液、剪切、倒罐和输出功能。综合考虑特征向量中心度与接近中心性，测试系统的避障功能。研究结果表明，基于改进型Dijkstra算法的自动寻径系统可快速寻找最优输配路径并完成指令下达，能够有效提高钻井液站的输配效率。
油气田开发工程 | 基于模糊贝叶斯网络的卡钻风险定量分析

油气田开发工程 | 基于模糊贝叶斯网络的卡钻风险定量分析

摘要：针对钻完井阶段卡钻事故的风险进行定量评估，旨在完善该领域的风险评估方法，并为钻井作业中的卡钻风险控制提供科学依据和技术支持。通过分析卡钻的成因、诱发因素及常见类型，构建了故障树模型，并将其映射为贝叶斯网络模型；结合专家知识和川西南地区某油田的实际数据，采用模糊层次分析法对卡钻风险进行量化处理，并通过敏感性分析识别出影响卡钻的主要风险因素。研究结果表明：人为错误是卡钻的最主要原因，其贡献率显著高于其他因素；敏感性分析识别出钻井参数不合理、安装连接不牢固、长时间停钻为关键致因因素；所构建的模型能够动态更新风险概率，有效支持风险预警与决策。所得结论可为油气行业提供理论支持，也可为钻井作业中的风险管理提供实践指导，具有重要的工程应用价值。
油气田开发工程 | 弹簧护肩封隔器胶筒弹簧参数对密封性能影响分析

油气田开发工程 | 弹簧护肩封隔器胶筒弹簧参数对密封性能影响分析

摘要：弹簧护肩封隔器胶筒能够有效地防止胶筒密封时出现的肩突现象，但其弹簧尺寸结构及位置参数对胶筒密封性能的影响尚不明确。为此，以三胶筒封隔器结构为基础模型，在上下端部胶筒中加入拉伸弹簧，通过胶筒坐封试验验证了有限元模型的准确性；探究了弹簧圈数、弹簧中径和弹簧装配位置对弹簧护肩封隔器胶筒密封性能的影响。研究结果表明：随着弹簧圈数（30\~70）、弹簧中径 (7.5～9.5mm ）及装配位置（ 27～31mm ）的增大，胶筒与套管内壁接触应力以及接触面积均先增大后减小；当前三胶筒结构下，弹簧圈数50、弹簧中径 8.0mm 、装配位置 28mm 时，胶筒密封性能最优。研究结果可为弹簧护肩封隔器胶筒的密封性能优化提供设计依据和数据支撑。
油气田开发工程 | 基于OLGA模拟的高压气井井下节流优化研究

油气田开发工程 | 基于OLGA模拟的高压气井井下节流优化研究

摘要：井下节流技术作为一种高效的水合物防治手段，如何在合理的时间内建立有效的节流压差，确保井口压力和温度迅速降至安全范围，成为井下节流工艺成功实施的关键。采用OLGA瞬态多相流模拟器，对气井开井过程中的压力、温度和产量进行了动态模拟。分析了不同节流嘴径和开井产量条件下井筒内的流动与传热特性，预测了水合物生成风险。研究结果表明：节流嘴径显著影响井口压力降至输送压力的时间和稳定产量，较小的节流嘴径（如 4.3mm ）增大了井下流动阻力，加速了井口压力的下降过程，但限制了稳定产量；较大的节流嘴径（如5.4和6.0mm）虽然延长了降压时间，但可在长期生产中获得更高的稳定产量；在较小嘴径的井下节流阀和高开井产量条件下，阀后温度回升速度快，冻堵风险较低；而较大嘴径的节流阀在低开井产量下，阀后温度长时间低于水合物生成温度，冻堵风险显著增加。建议在实际生产中综合考虑地面处理能力、气藏开发需求和安全生产要求，制定最优的井下节流方案。所得结果可为高压气井井下节流工艺的设计和优化提供科学依据。
油气田开发工程 | 基于载荷控制的大曲率井抽油杆扶正器布点设计

油气田开发工程 | 基于载荷控制的大曲率井抽油杆扶正器布点设计

摘要：加装扶正器可有效缓解大曲率井杆管柱间的偏磨问题，然而扶正器的布置数量过多会导致抽油杆下行阻力增大，降低采油效率。为此，采用有限单元法建立大曲率井杆管接触有限元分析模型，对大曲率井不同扶正器布置方案进行计算；以扶正器、杆体、接箍与油管的接触载荷作为约束条件，以减少扶正器布置数量作为目标，采用搜索迭代法对扶正器数量进行优化布置，并开展现场实例分析。分析结果表明：随着井斜角及全角变化率的改变，每根抽油杆上布置不同数量的扶正器即可有效隔离杆体、接箍与油管的接触，且控制其接触载荷在许用载荷范围内；与优化前布置78个扶正器相比，优化后扶正器数量减少了23个，大幅减少了扶正器用量。研究结果可为油田实际生产提供指导作用。
油气田开发工程 | 煤层气水平井井筒分层波状流携煤粉运移规律

油气田开发工程 | 煤层气水平井井筒分层波状流携煤粉运移规律

摘要：精确掌握煤层气水平井井筒携煤粉流动规律，对煤层气水平井排采工艺设备的设计以及解决井筒携煤粉等问题具有重要意义。在海洋风浪流自由波动理论的基础上，综合考虑煤粉在分层受限波状流波顶、迎风面、波底和背风面等4种位置的受力和携煤粉条件，采用理论建模和室内试验相结合的方法，建立了煤层气水平井分层受限波状流携煤粉模型，分析了煤层气水平井井筒分层受限波状流携煤粉规律。研究结果表明：分层流携煤粉能力与气相流速、液相流速和液相的充满度等因素相关；在气相流速一定时，煤粉携带率随着液相流速和液相充满度的增大而增大；在液相流速一定时，煤粉携带率随着气相流速增大而增大；在相同液相流速下，改变分层流气相流速，当气相流速（如4、 6m/s ）较小时，随着液相充满度的增大，分层流携煤粉率逐渐增大，且增大的趋势逐渐变缓。当气相流速（如 9m/s ）较大时，随着液相充满度的增大，分层流煤粉携带率呈现先减小后增大的趋势。研究结果可为煤层气水平井井筒携煤粉和考虑煤粉的排采工艺设备设计提供理论依据。
油气田开发工程 | 连续管带压钻磨可溶桥塞水力参数研究

油气田开发工程 | 连续管带压钻磨可溶桥塞水力参数研究

摘要：针对水平井段可溶桥塞溶解程度不明，以及残留物体积较大造成连续管钻磨桥塞时磨屑返排困难等问题，建立了不同粒径磨屑在不同幂律流体中的沉降末速计算模型。基于模型得到磨屑返排所需最小排量并建立压降模型，分析不同粒径磨屑返排所对应的钻磨液参数（流性指数n 、稠度系数K）与最小排量，得到压降随磨屑粒径的变化规律，研究 n ！ K 对连续管钻磨可溶桥塞施工中不同磨屑返排水力参数的影响。研究结果表明： n 相较于 K 对排量和压降的影响更大，压降相较于排量受 n 的影响更大；采用小流性指数、大稠度系数的钻磨液，在低排量下携带大粒径磨屑返排的同时可有效降低泵压。基于模型计算发现，在一定条件下，使用 K=0.8 国 n=0.4 的幂律流体钻磨液以及排量 800L/min 、泵压 21MPa 的参数，可使水平井段粒径 ?8.5mm 的磨屑、直井段粒径 ?51mm 的磨屑返排，满足施工需求。所得结论对现场施工有一定的指导意义。
油气田开发工程 | FAST多相流产剖成像技术在页岩气水平井产出剖面的应用

油气田开发工程 | FAST多相流产剖成像技术在页岩气水平井产出剖面的应用

摘要：针对页岩气水平井开发中气-液两相流动态监测难题，提出了基于FAST（flow arraysensing tool）多相流产剖成像仪的测井方法及评价方法。该方法突破传统测井局限，实现水平段全井眼流体动态成像，可精确量化各簇射孔段贡献率，为压裂效果评估提供关键参数支撑。为验证FAST多相流产剖测井的应用效果及成果数据可靠性，在WD3-7井现场试验中，采用连续管传输技术实现成像仪精准下放，通过持续动态监测获得不同产量模式下流体流动的特征规律，总结气井产量高、中、低模式下气-液两相的典型流型。测试数据显示，在 70000m³/d 生产制度下，气液产量解释结果与地面计量仪数据符合率达95. 83% 。产剖数据与储层参数相关性分析表明，孔隙度、脆性指数及含气量与产气能力呈显著正相关，验证了“储层物性-压裂效果-产能”的耦合机制。现场应用结果表明，该技术可有效识别高产段与低产段，为水平井生产制度优化和重复压裂选层提供科学依据。研究成果对提升页岩气藏动态监测精度和开发效益具有重要工程价值。
油气田开发工程 | 川西海相长水平井复合完井投产新工艺应用

油气田开发工程 | 川西海相长水平井复合完井投产新工艺应用

摘要：针对川西海相长水平段投产井开发初期直接采用常规永久封完井工艺投产，在测试后期或开井投产初期即出现油套环空起压被迫转入大修的难题，在明确油套环空起压原因是永久式封隔器下方超长管柱（平均 2500m ）在大方量、大排量、多段分流酸压时尾部高频振动，使封隔器胶皮位移、坐封失稳渗漏的基础上，基于川西海相工程地质特征，分析长水平井完井投产管柱结构难点。通过对管柱受力情况的分析和管柱结构优化，形成了“预置管柱+永久式封隔器回插”复合一体化管柱结构设计，增加悬挂封锚定，缓冲超长管柱摆动对永久式封隔器的直接影响，优化永久式封隔器和悬挂封隔器之间的距离，减少酸压施工期间管柱摆动频繁对永久式封隔器的振荡，消除超长管柱振动对永久式封隔器坐封稳定性的影响，保障完井封隔器密封稳定性，防止井下复杂情况的发生。该完井投产工艺在川西海相区已成功推广应用35余井次，可为后续长水平段海相井的开发提供宝贵经验。
石油管工程 | 突缩突扩孔道内离散气泡变形特性分析

石油管工程 | 突缩突扩孔道内离散气泡变形特性分析

摘要：管路突变截面部分的能量损失限制了气液两相流的高效传输。为此，采用数值模拟与室内试验相结合的方法，开展不同变径比和不同入口流量条件下的突缩突扩孔道内流场特性与离散气泡变形特性分析。研究结果表明：随变径比的增大，孔道内湍流动能呈现先增大后减小的趋势，突扩部分的流体迹线范围逐渐增大，流速则呈现减小趋势；入口流量一定时，离散气泡在孔道内运动时变形量随变径比增大而减小，气泡进入细管段时变形量达到最大，变径比 E=3.5 时，最大变形量 D/=0.58 ；当离散气泡破碎时，其破碎后产生的刚体微气泡颗粒数也先增加后减少，当变径比 E=2.5 时，气泡破碎生成的微气泡颗粒数最多为578颗，且破碎距离 l_b 随着变径比的增大而增大。研究结果揭示了不同变径比和入口流量条件下突缩突扩孔道内离散气泡的运动、变形破碎规律，可为涉及变截面管道的工程应用提供理论指导。
石油管工程 | 管道地震灾害监测技术适用性评价研究

石油管工程 | 管道地震灾害监测技术适用性评价研究

摘要：地震和活动断层产生的地面变形对油气管道安全运行构成了严重威胁，易导致油气管道失稳、屈曲和断裂。对穿越断裂带油气管道实施管道本体的地震及链生地质灾害综合监测，有助于保证管道安全运行，为管道安全状态评估、震后决策和应急抢险提供依据。考虑到管道地震灾害监测内容涉及多个方面，不同监测内容和风险等级采用的监测技术及其适用性有较大不同，目前缺乏体系化认识和指导性规范，不利于管道运营部门集成高效管理。为此，从工程应用角度出发，开展管道地震灾害监测技术适用性评价研究：分析地震及链生地质灾害对管道的影响，明确监测需求；构建多层次、多指标的适用性评价指标体系，建立综合层次分析法和模糊综合评价法的适用性评价模型，对监测技术的适用性进行全面定量评价。通过对管道地震灾害监测需求分析，明确了以管道本体应力、风险及位移监测为主，以断层位移、地表位移和深部位移监测为辅，与地震动监测触发深度融合的管道地震灾害监测技术体系。构建了包含5个准则层指标和16个指标层指标的多层次适用性评价指标体系，建立了层次分析-模糊综合评价适用性评价模型，计算了各评价指标权重和各监测技术得分，定量对比分析了各监测技术的特征。提出的适用性评价模型为监测技术和监测设备选型提供了新思路，管道地震灾害监测技术适用性评价结果可为管道地震灾害综合监测提供借鉴和指导。

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