- 孙金声;朱跃成;白英睿;吕开河;许成元;郝惠军;雷少飞;刘凡;
改性热固性树脂是通过物理共混或者化学交联的方式引入特定元素或官能团形成的具有体型网络结构的高分子材料。优异的耐热耐压性能和力学性能使得热固性树脂及其改性产品在机械、建筑以及民用生活等领域成为不可或缺的基础材料。综述环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及不饱和聚酯树脂等4种热固性树脂的改性机制及改性后材料特点，结合钻井液相关处理剂研究现状和不同改性热固性树脂性能特点，展望改性热固性树脂在井壁稳定、钻井液降滤失及防漏堵漏领域的应用前景。改性热固性树脂在钻井液领域的研究和应用将推动钻井液处理剂向高性能低成本的方向发展。
2022年02期 v.46;No.250 60-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1760K] [下载次数：1156 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：32 ] |[阅读次数：0 ] - 宋先知;朱硕;李根生;曾义金;郭慧娟;胡志坚;
考虑影响钩载、扭矩的因素复杂多样及钻井过程的时序性特点，优选BP神经网络和长短期记忆神经网络，设计双输入网络架构，建立大钩载荷与转盘扭矩智能预测模型。该模型同时考虑影响钩载、扭矩的多种复杂参数以及钩载、扭矩等时序数据随时间变化的趋势和前后关联，通过时序性数据和非时序性数据共同预测大钩载荷与转盘扭矩。利用国内某油田钻井现场数据进行大钩载荷与转盘扭矩的预测，均方根误差分别为39.05 kN和1.627 4 kN·m,平均相对误差分别为1.202%和9.038%。
2022年02期 v.46;No.250 76-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K] [下载次数：806 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：19 ] |[阅读次数：0 ] - 吕开河;王晨烨;雷少飞;孙金声;白英睿;王金堂;王韧;王建龙;
井漏是钻井过程中最常见的井下复杂问题，是制约井下安全、影响钻井进度的主要因素之一，而钻井液漏失模型较少考虑裂缝临界宽度、裂缝壁面粗糙度以及综合因素对漏失的影响，从而导致漏失机制对现场堵漏指导性较差。针对此问题，基于非牛顿流体力学理论，建立径向粗糙裂缝漏失模型，厘清裂缝临界宽度、裂缝粗糙度以及综合漏失因子等因素对漏失的影响，形成新的防漏堵漏设计准则。结果表明：钻井液漏失量随裂缝宽度增加而增加，随钻井液流变性、裂缝粗糙度及综合漏失因子增加而减小；依据裂缝临界宽度，裂缝性地层漏失可分为微尺度、中尺度和大尺度裂缝性漏失，3种不同的漏失类型需采取与之相适应的堵漏材料进行封堵。
2022年02期 v.46;No.250 85-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K] [下载次数：1600 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：53 ] |[阅读次数：0 ] - 王波;孙金声;白英睿;李伟;吕开河;王金堂;金家锋;张文哲;
研发一种具有抗高温、高弹性、强韧性等特点的杂化凝胶新材料，通过高温老化、热重等方法优选出杂化凝胶体系为20%AM(丙烯酰胺)+0.8%锂皂土+3%MPTMS(r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)+20%MAA(甲基丙烯酸)+0.15%APS(过硫酸铵),在此基础上引入交联剂BIS(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)和BWL(大分子交联剂)以提高其杂化凝胶体系的强度，构建杂化凝胶微粒随钻防漏体系，并进行杂化凝胶微粒老化前后的砂床防漏试验。结果表明：当BIS质量分数为0.3%或BWL质量分数为2.0%时，体系抗温性能最佳；当BIS交联杂化凝胶颗粒的质量分数高于4%或BWL交联杂化凝胶颗粒质量分数高于3%时，交联杂化凝胶防漏体系在140℃条件下均表现出良好的防漏性能。
2022年02期 v.46;No.250 94-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 748K] [下载次数：352 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 王雪瑞;孙宝江;王志远;马金山;齐金涛;郗凤亮;赵殊勋;郝锋;
综合考虑固井井筒流体瞬态流动特征、温压流变性以及水泥浆水化反应，建立考虑温度压力耦合效应的固井全过程水力参数计算方法。利用新模型开展数值模拟与场地试验，揭示控压固井全过程瞬态温度压力演化规律。结果表明：新模型能精确预测固井全过程温度、压力，很好地满足工程需求；受循环变密度、变排量等影响，固井循环过程井筒压力呈现出明显的非稳态特征；固井循环阶段各流体流变性受温度压力影响明显，温压流变性的影响对精确预测固井井筒压力不可忽略；固井侯凝期间，受水泥浆水化反应的影响，水泥浆压力逐渐降低，温度呈现先增加后降低的趋势，该阶段需要在井口施加一定回压来避免固井气窜的发生；控压固井技术能够有效避免窄安全密度窗口地层井漏、气窜等事故的发生，构建的固井全过程水力参数计算模型可为成功实施控压固井技术提供理论支持。
2022年02期 v.46;No.250 103-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K] [下载次数：587 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：19 ] |[阅读次数：0 ] - 王刚;刘刚;张悦;李祎宸;胡轶男;谢翠丽;王锴;
深水大尺寸井眼提高泵排量钻进时，易导致钻井液循环压耗增加、泵功率利用率低和井底压力增加等问题，提出一种通过在井筒变径处钻杆上安装分流短节，实现钻井液双循环的方法，基于钻井水力参数优化理论和数值模拟方法，研究分流短节对井筒变径处环空钻井液返速、钻井水力参数和钻杆结构安全性的影响。结果表明：安装分流短节后井筒变径段环空钻井液的返速有明显提升；当分流喷嘴直径为14 mm时携岩效果最好；增大泵排量后，与未安装分流短节的常规钻井方法相比，分流短节不仅能有效提升井筒变径段环空钻井液返速，还可以降低钻井泵大排量引起的循环压耗；合理的结构设计可确保钻杆钻进的安全性；所得结论可为深水大尺寸井眼高效、安全钻进提供参考。
2022年02期 v.46;No.250 113-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K] [下载次数：358 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 汤积仁;姚奇;章文峰;卢义玉;张洋凯;汪壘;
基于砂浆与骨料不同抗冲击特性，提出逐级递进射流冲击破碎废弃混凝土分离骨料方法，通过开展废弃混凝土分离骨料实验及再生骨料性能测试试验，对该方法的可行性和可靠性进行验证。结果表明：逐级递进射流冲击破碎废弃混凝土分离骨料方法能高效分离骨料与砂浆；与机械破碎法相比该方法制备的再生骨料残余砂浆含量显著下降(降低约80%),表观密度略有增加(增加约5%),吸水率显著降低(降低约75%);制备的再生骨料表观密度及吸水率都达到再生骨料国家I类标准。
2022年02期 v.46;No.250 121-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 892K] [下载次数：285 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 张黎明;陈昕晟;李国欣;马小鹏;张凯;谷建伟;姚军;王健;孙海;
由于人工经验选取的局限性，难以获取决定模型重构精度的最优网络参数是目前使用深度学习方法在自动历史拟合中对油藏地质模型进行降维时的难点之一。针对此问题，通过将深度自编码器与粒子群优化算法相互结合实现最佳网络架构的自动搜索，并以此构建一种基于集合数据同化和神经网络架构自动搜索的油藏自动历史拟合方法。分别对一个二维河流相油藏渗透率场分布模型以及SPE-10单层油藏数值模型应用该方法，并与单一的自动历史拟合方法进行对比验证。结果表明，经优化后自动搜索出最优神经网络构架的自动历史拟合方法要比优化前及单一的自动历史拟合方法能够更准确地提取出油藏数值模型的地质特征。
2022年02期 v.46;No.250 127-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 911K] [下载次数：653 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 达祺安;姚传进;曲晓欢;褚程程;马鑫;雷光伦;
针对低温油气藏胍胶压裂液破胶效率低，返排困难造成储层污染严重的问题，通过发酵学方法利用地衣芽孢杆菌GD-551研制出一种低温油气藏胍胶压裂液专用生物酶破胶剂；测试该生物酶破胶剂的储层适应性，对比不同条件下酶破胶剂与常规(NH_4)_2S_2O_8破胶剂的破胶性能；通过室内基质岩心与可视化裂缝模型实验对比酶破胶剂与(NH_4)_2S_2O_8对储层物性的伤害。结果表明：酶破胶剂适用的油气藏温度为30～60℃,pH值为5.5～8.0,总矿化度小于84 g/L;低温条件下酶破胶剂作用4 h后胍胶压裂液破胶率可超过95%且生成的残渣含量低于行业标准(600 mg/L),同条件下(NH_4)_2S_2O_8破胶率不足15%且生成的残渣含量较酶破胶剂高77%以上；与(NH_4)_2S_2O_8相比，使用酶破胶剂的基质与裂缝模型反向注入压力更低，渗透率与导流能力下降幅度更小，酶破胶剂对基质渗透率与裂缝支撑剂层导流能力造成的伤害远小于传统的(NH_4)_2S_2O_8破胶剂。
2022年02期 v.46;No.250 137-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 409K] [下载次数：425 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 林军章;王静;汪卫东;冯云;谭晓明;丁明山;
利用界面张力、乳化性能、润湿和驱油效率等测试手段研究槐糖脂、鼠李糖脂和脂肽3种类型生物表面活性剂的驱油性能。结果表明：生物表面活性剂油水界面张力为10~(-1) mN/m数量级，润湿指数为0.36,由于鼠李糖脂和脂肽同时具有较强的降界面张力和润湿反转性能，能大幅降低原油从岩石表面剥离的黏附功(黏附功下降幅度超过99.5%),但该过程需要较长作用时间(多于5 d);槐糖脂具有较强的原油乳化性能，400 min后乳化原油析水率仍保持在25%,试验区块原油降黏率达到85%;直接驱替过程生物表面活性剂驱油效率较低，仅为3.5%～4.8%,将生物表面活性剂注入后作用7 d再驱替，鼠李糖脂、槐糖脂和脂肽驱油效率分别达到8.46%、14.31%和10.07%,驱油效率大幅提升；3种类型生物表面活性剂驱油机制不同，鼠李糖脂和脂肽除了有降低油水界面张力的作用，主要通过润湿反转提高原油剥离能力，而槐糖脂主要通过对原油乳化降黏、增强流动性提高驱油效率。
2022年02期 v.46;No.250 145-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 404K] [下载次数：1124 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：18 ] |[阅读次数：0 ]
- 丛军;董丽宁;王君;刘译阳;潘诗洋;王增丽;耿茂飞;
传统的全金属单螺杆泵的螺杆转子与定子在结构上没有内压缩过程，在用于井下潜油时需要较长的螺杆。为减小潜油螺杆泵的长度，提高其在油井中的通过性，提出一种具有内压缩过程且具有卸压通道的变啮合间隙全金属单螺杆泵。推导变啮合间隙全金属单螺杆泵截面的型线方程，研究啮合间隙的变化规律，得到新型变啮合间隙全金属单螺杆泵的设计方法。采用数值模拟研究新型变啮合间隙全金属单螺杆泵的工作性能，得到其内部压力场和速度场的分布情况，并将其与传统的等啮合间隙结构进行对比。结果表明：在其他参数均相同的前提下，所提出的新型变啮合间隙单螺杆泵的长度较小，轴向泄漏速度较小，其综合性能得到了提高。
2022年02期 v.46;No.250 152-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K] [下载次数：280 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 宋晨辉;肖峻;陈潜;屈玉清;秋泽楷;李航;
输气能力(GTC)是天然气管网系统的关键指标，用于描述系统的输送能力极限。天然气管网系统存在输气能力曲线，能更完整地描述系统的输送能力极限。描述天然气管网系统运行时的工作点和输气安全性，并给出GTC的数学模型。提出GTC曲线的定义、模型、指标及绘制方法。分别基于小型天然气管网和大型比利时天然气管网验证所述方法，并与现有方法对比，分析GTC曲线的理论意义与应用前景。结果表明：GTC仅是GTC曲线中的极大值点，达到GTC的临界安全状态不只一个，同时还存在很多小于GTC的临界安全状态；GTC曲线能反映系统在不同负荷分布下的输气极限，有助于更深入理解管网的输气能力范围，并指导规划运行。
2022年02期 v.46;No.250 160-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K] [下载次数：348 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 程旭东;甄聪;艾金兴;高思远;韩明一;
大型LNG储罐钢穹顶由蒙皮板和单层肋环型网壳焊接而成，因其结构特殊性，目前中国在进行大型LNG储罐穹顶稳定性分析时无相关规范可以依循，多参照单层网壳规范进行设计，钢穹顶可能存在局部失稳的风险。提出一种新的钢穹顶稳定性分析方法，即将带蒙皮板网壳结构等效为单层网壳结构进行稳定性分析。该方法基于保证等效前后截面面积、抗弯刚度相等和等效后异型梁局部稳定的原则，通过将一定范围内蒙皮板截面换算成异型梁上翼缘截面来考虑蒙皮板对肋、环梁刚度的贡献。利用数值模拟，对比等效前后结构失稳模式、稳定极限承载力及稳定安全系数，验证等效方法的合理性。结果表明：新的LNG钢穹顶稳定性分析方法能合理考虑蒙皮板对结构空间整体刚度的增强作用，减缓钢穹顶提前失稳程度，同时可避免产生错误的蒙皮板屈曲模态。
2022年02期 v.46;No.250 168-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 820K] [下载次数：250 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 冯涛;邢付龙;孙永兴;王炳英;鲁铭洋;邓肖肖;
以厚度为6 mm的镍基泡沫金属为研究对象，采用TIG焊并选用Inconel625与Inconel600两种焊丝，探讨焊接工艺对焊缝成形、接头组织和性能的影响。结果表明：在本试验条件下，选用Inconel625焊丝，焊接电流为60 A,焊前预热150℃,Y形坡口和间断填丝的工艺时，所得到的焊接接头力学性能最优，抗拉强度可达21.37 MPa,约为母材的96.0%;接头断口以韧窝为主，且部分韧窝中存在以碳化物和非金属夹杂为主的第二相质点；焊缝表面为等轴晶，焊缝中部为等轴晶和树枝晶，层道交界处为胞状晶和柱状晶，熔合区为胞状晶和胞状树枝晶，热影响区晶粒明显长大；焊缝区和熔合区主要由γ-Ni和γ固溶体构成。
2022年02期 v.46;No.250 176-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 807K] [下载次数：138 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 孟卓然;徐宝昌;罗雄麟;
针对井底压力控制精度低且钻进时效差等关键技术瓶颈，提出一种综合多性能指标的控压钻井过程协调控制方法。分析环空压力预测模型、钻柱系统集总参数模型、机械钻速模型等不同的单一过程模型，建立适合控制系统设计的控压钻井过程全局模型；基于先进控制理论，充分考虑回压、泵流量、转速、钻压等不同操控变量对井底压力与机械钻速的影响，提出稳定井底压力、提高机械钻速并减弱黏滑振动幅值的非线性模型预测控制方法，并从控制效果、抗扰动鲁棒性等方面对比非线性模型预测控制与常规比例积分微分(PID)方法的差异性。结果表明：在模型发生扰动时常规PID方法无法保证稳定控制；操控变量的选取影响在线优化时间与控制效果，相比于PID控制器，以井底压差、机械钻速为被控变量，回压、转速、泵流量三者为操控变量的非线性模型预测控制器在不停止钻进的情况下，泵流量辅助回压与转速更加有利于快速抑制气侵，同时提升机械钻速，保证钻井要求。
2022年02期 v.46;No.250 183-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 573K] [下载次数：368 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ]