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2025年11期

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油气人工智能 | 融合频域注意力与趋势分解线性网络的井漏预测方法

油气人工智能 | 融合频域注意力与趋势分解线性网络的井漏预测方法

摘要：针对井漏数据呈现显著的周期性特征和不规则波动性，以及现有方法捕捉这些特性的局限性，提出了一种融合频域注意力机制与趋势分解线性网络（frequency domainattention-trenddecomposition linearnetwork，FDA-TDLN）的井漏预测方法。该方法设计了频域注意力机制预测模块与带有趋势分解块的线性网络预测模块，并分别针对井漏数据中的趋势信息、复杂周期性特征以及不规则波动性进行建模。通过对时间序列数据的趋势分解与频域分析，该模型能有效提取关键特征。以加权融合的形式结合2个模块的输出，可在捕获线性网络对长期趋势建模能力的同时，利用频域注意力机制增强对非线性特征的表达能力。为验证该方法的有效性，在多个井漏数据集上开展试验研究，并与现有主流预测模型对比。试验结果表明，该方法在预测精度上表现优异，并通过ETT、Weather、Electricity等公共数据集测试，验证了模型的泛化性与优越性。所提出的融合频域注意力与趋势分解的井漏预测方法，可为解决石油生产中的井漏问题提供新的研究思路和技术支持。
油气人工智能 | 基于自适应分层匹配的铁钻工旋转角度识别方法

油气人工智能 | 基于自适应分层匹配的铁钻工旋转角度识别方法

摘要：提出了一种自适应精度的分层旋转模板匹配方法用于铁钻工旋转角度识别。该方法利用计算机视觉中的RGB色彩空间转换、颜色阈值掩膜、高斯模糊、Canny边缘检测等进行图像预处理。在具体实施过程中，改进的模板匹配方法结合了自适应和分层策略，能够根据识别精度自动设置匹配层数；通过逐层匹配，逐渐缩小匹配角度范围，直至完成迭代，显著提高了算法的识别效率和准确率。研究结果表明：经过多次试验测试，在拍摄距离为 0.5m 和光照强度为 400lx 的条件下，该方法表现最佳，并且识别角度误差保持在 0.3^° 内，符合工程要求，具有较好的鲁棒性和抗噪性能；该方法识别速率始终保持在 560ms 左右，相较于单层旋转模板，速率提高了10倍，有助于改善铁钻工的实时反应能力；所研究方法进行铁钻工旋转角度识别的最大误差仅为5.47% ，满足实际铁钻工角度识别精度要求。所得结论可为提升钻杆连接安全性和钻井作业自动化提供有效技术方案。
油气人工智能 | 基于BO-MGGP的机械钻速实时动态预测

油气人工智能 | 基于BO-MGGP的机械钻速实时动态预测

摘要：目前的机械钻速预测方法存在准确性、可解释性以及随钻动态预测能力不足等问题。为此，提出基于BO-MGGP的机械钻速实时动态预测模型。针对13637条测录井数据，通过异常值剔除、数据平滑、数据滤波等方式构建数据集，并采用方差膨胀因子作为特征评价指标，优选钻压等7个参数作为模型输入特征；基于多基因遗传规划算法（multi-gene genetic programming，MGGP）将影响机械钻速的主要因素进行组合，构建了显式的机械钻速表达式；基于钻井实时数据流，采用贝叶斯优化算法（bayesian optimization，BO）对模型参数进行动态更新，实现机械钻速的随钻智能预测。研究结果表明：相较于传统机械钻速机理方程以及传统机械钻速智能预测模型，MGGP机械钻速预测模型具有非线性拟合能力强、可解释性强等优势；采用更新策略后，模型决定系数 R² 为0.95，平均绝对误差 E_a 为 2.38m/h ，平均绝对百分比误差 E_p 为7. 34% ，相较于未更新模型， R² 提升 26.67% ， E_p 降低59. 67% 、 64.83% ，模型随钻动态预测能力显著提升。研究结论可为钻井参数全局协同优化提供新的研究思路与技术手段。
油气人工智能 | 基于光纤传感的管道清管检测器智能定位与跟踪

油气人工智能 | 基于光纤传感的管道清管检测器智能定位与跟踪

摘要：为了实时监测清管检测器在油气长输管道中的运行位置，及时发现卡堵情况，提出了一种管道清管检测器智能定位跟踪技术。利用与管道伴行的通信光缆中的冗余光纤构建分布式光纤振动感知系统，采用基于分帧能量特征提取技术，获取清管检测器运行过程中与管道焊缝接触产生的独有倒“V”字形能量特征信号，基于二维卷积神经网络，构建轻量级清管检测器智能识别模型，在天津港-华北石化原油管道清管检测过程中对其进行了有效性试验验证。试验结果表明，所提出的智能定位跟踪技术，可实现 40km 全线清管检测器运行轨迹可视化，智能识别准确率为 93% 。该技术可为油气长输管道清管检测器作业过程的无人化实时智能定位跟踪提供先进的技术手段。
油气人工智能 | 基于物联网技术的自适应大平台丛式井无杆泵调控策略

油气人工智能 | 基于物联网技术的自适应大平台丛式井无杆泵调控策略

摘要：物联网技术（IoT）的发展为油气田开发领域提供了丰富且实时的数据，然而，如何充分有效地利用这些数据指导油气生产已经成为国内外油田践行数字化、智能化的重要课题。针对我国各大油田广泛应用的大平台丛式井开发模式，分析了当前物联网技术在大平台丛式井生产的应用，并据此提出了一种结合改进的遗传算法、模糊PID控制等理论的自适应大平台丛式井无杆泵调控策略。为了验证该策略的可行性，利用MRST以及FuzzyLogicController等工具进行了仿真模拟。研究结果表明，相比于未采用该策略的仿真模拟，采用该策略的仿真模拟一年内的累计产油量更高，并且各口井的含水体积分数变化、含气体积分数变化更为稳定。这一发现不仅证实了所提出的调控策略在提高开发效率方面的有效性，也为我国陆上及海上油气田的大平台开发提供宝贵的理论和实践指导。
钻井技术与装备 | 内凹型单牙轮-PDC复合钻头井底流场与冲蚀特性分析

钻井技术与装备 | 内凹型单牙轮-PDC复合钻头井底流场与冲蚀特性分析

摘要：新型内凹型单牙轮-PDC复合钻头结合了PDC钻头和单牙轮钻头的优势，有效提升了深井、超深井钻探中的破岩效率。然而，内凹结构及多喷嘴布局使井底流场更为复杂，冲蚀磨损现象显著。为揭示其冲蚀磨损机理，采用计算流体力学（CFD）与离散相模型（DPM）耦合方法，建立了内凹型单牙轮-PDC复合钻头井底流场数值模型，研究了钻井液排量、岩屑直径及岩屑质量流量对冲蚀磨损的影响规律，提出了不同因素对冲蚀速率的拟合公式。研究结果表明：增大钻井液排量显著增大射流动能，使冲蚀速率从 5.0×10^-7kg/ (m²?s) ）增加至19. 5×10^-7kg/ (m²?s) 冲蚀热点集中于喷嘴出口和内凹中心区域；增大岩屑直径则提高颗粒动能和惯性，造成喷嘴出口、刀翼前缘及内凹中心区域高频次循环冲击；增加岩屑质量流量显著提升颗粒的撞击频率，冲蚀速率呈上升趋势，并在内凹中心区域和喷嘴出口冲蚀磨损加剧。研究成果可为内凹型单牙轮-PDC复合钻头的水力结构优化与抗冲蚀设计提供理论依据。
钻井技术与装备 | 闸板防喷器剪切能力分析优化及钻杆参数匹配

钻井技术与装备 | 闸板防喷器剪切能力分析优化及钻杆参数匹配

摘要：闸板防喷器是井口控制安全工程的重要组成部分，需要确保其能够在紧急情况发生时及时剪断钻杆以实现安全封井。基于Johnson-Cook本构模型建立有限元仿真剪切模型，通过对比文献试验数据验证了模型的准确性，研究了V形夹角、刃口倒角和刀具厚度等参数对剪切性能的影响，并根据最优结构模型计算不同外径和壁厚的常用钻杆的最大剪切力及应力；基于机器学习对数据训练和拟合，得出准确性最高的模型并给出拟合公式。研究结果表明：模型相比试验结果误差均在允许范围之内，模型有较高的准确性；刃口倒角与最大剪切力呈现负相关，而与最大应力呈正相关；随着V形夹角的增加，最大剪切力先增后减，最大应力先减后增，在V形夹角为165^° 时剪切力达到了峰值；刀口厚度对剪切力影响很小且没有明显规律，可忽略；岭回归模型的预测效果最佳，决定系数高达0.97；拟合公式对剪切力计算有较高的准确性及参考性。所得结果可为防喷器闸板的最大剪切力预测及不同钻杆的闸板防喷器选型提供一定参考。
钻井技术与装备 | 随钻测斜仪磁流变液式钻井液脉冲控制阀优化设计研究

钻井技术与装备 | 随钻测斜仪磁流变液式钻井液脉冲控制阀优化设计研究

摘要：随钻测斜仪钻井液脉冲控制阀的快速响应是实现准确测量井下数据并进行有效传输的关键。针对现有技术存在控制阀响应迟滞的问题，开展了磁流变液式钻井液脉冲控制阀的优化设计。基于磁流变液式钻井液脉冲控制阀的制动原理，建立其制动过程的力学模型；应用ANSYSMaxwell软件建立仿真模型并开展控制阀的参数敏感性分析，包括控制阀结构、外部磁场强度以及磁流变液型号。研究结果表明：优选参数为电流1.7A、线圈匝数300匝、制动间隙 1mm 以及凸缘高度 6mm 时，控制阀可以产生61.62N的制动力且满足制动条件；此外，可以通过提高线圈匝数、减小制动间隙，以及增加凸缘高度的方式增强控制阀的制动能力。研究结果可为磁流变液式随钻测斜仪的应用提供技术支持。
钻井技术与装备 | 随钻扩眼器管柱动力学振动分析及抑制研究

钻井技术与装备 | 随钻扩眼器管柱动力学振动分析及抑制研究

摘要：随钻扩眼技术在应用中还存在着钻柱系统振动剧烈导致切削齿碎裂和螺纹接头断扣问题，复杂钻井条件下狭长管柱处于复杂受力状态问题，扩眼器的寿命有待延长问题。鉴于此，基于等效切削齿的弹簧阻尼力学模型描述了随钻扩眼器与岩石的相互作用关系，建立了随钻扩眼器与井底岩石相互作用的非线性力学模型；在齿岩互作用分析的基础上，利用多体动力学方法，考虑钻具关键结构特征、井身结构、地层岩性和钻井液等影响因素，建立了随钻扩眼器全井管柱动力学分析方法。依据现场某井的井眼轨迹，分析了钻井参数、底部钻井组合（扶正器的外径和位置）下随钻扩眼器刀翼保径面与井壁岩石作用径向载荷的变化，以及随钻扩眼器3向加速度随时间变化的规律。研究结果显示：随钻扩眼器的振动主要表现为扭转和横向的振动，轴向振动相对较小；3向振动对转速的敏感性要大于钻压，转速 70r/min 时随钻扩眼器的3向振动最弱，转速80和 90r/min 时次之；适当增大扶正器外径有利于减轻随钻扩眼器的振动，但外径超过 208mm 后，这种作用影响的变化程度差别不大。研究结果可为随钻扩眼器的设计和应用提供理论指导。
钻井技术与装备 | 基于冲击失效机理的PDC钻头优化设计方法研究

钻井技术与装备 | 基于冲击失效机理的PDC钻头优化设计方法研究

摘要：为了增强PDC钻头抗失效风险能力，延长钻头使用寿命，揭示PDC钻头齿在钻头上各个区域的主要冲击特性，对PDC钻头切削结构设计要素进行了研究，并基于某区块PDC钻头现场使用数据，统计出典型的PDC钻头齿冲击失效形式和失效齿所在钻头的位置；基于统计结果，提出了异形齿分区域布齿方法，并在某超深层井中进行了现场应用。研究及应用结果表明：钻头切削结构设计直接影响PDC钻头的机械钻速，通过针对性地设计切削结构的每一部分，使各部分参数相互配合互补，能够极大地增强PDC钻头的整体钻进性能；对PDC钻头切削结构不同部分进行组合优化，能够增强PDC钻头在井下钻进的稳定性，减小井下事故的风险；异形齿分区布齿方法能够防止钻头齿冲击失效引起的低效钻进，提高钻头工作效率，缩短钻头失效导致的非钻进时间。研究结果可为长寿命高效PDC钻头布齿设计及工艺制定提供参考。
钻井技术与装备 | 压力平衡式顶部驱动液压尾管悬挂器研制与试验

钻井技术与装备 | 压力平衡式顶部驱动液压尾管悬挂器研制与试验

摘要：为解决深层超深层用尾管悬挂器耐压能力不足和下尾管遇阻等问题，开展了压力平衡式顶部驱动液压尾管悬挂器及其关键技术研究。通过将液压驱动机构转移至送入工具，增加压力平衡的防提前坐挂机构，并设计高承载悬挂机构和分瓣式可涨开球座等关键部件，研发出ψ244.5mm×_ψ177.8mm 压力平衡式顶部驱动液压尾管悬挂器。该尾管悬挂器承载能力达 2700kN ，整体抗内压能力 105.0MPa ，且下尾管中途允许的循环排量和泵压不受工具限制；可涨开球座的密封能力达 25MPa 以上，涨开后的通径可达 70mm ，并在四川地区的新蓬X井完成了现场适应性评价。研究结果表明，压力平衡式顶部驱动液压尾管悬挂器性能可靠，不仅消除了常规尾管悬挂器潜在的耐压薄弱点，而且能够满足下尾管中途大排量高泵压循环洗井和悬挂固井要求。研究结果可为深层超深层复杂油气井尾管固井提供新方法。
油气田开发工程 | 连续管数字化作业技术的应用现状与发展趋势

油气田开发工程 | 连续管数字化作业技术的应用现状与发展趋势

摘要：连续管数字化作业技术是连续管技术与计算机、互联网技术的有机融合，可以实现连续管作业过程中的数据感知、自主分析和自动控制，对连续管作业效率、安全性和可靠性的提高有积极作用。在概述国内外连续管作业技术发展的基础上，指出了我国连续管技术存在的问题和需要提升的空间；系统分析了连续管数字化作业传感技术、自动控制技术、作业分析技术、队伍管理技术等的进展及取得的成效；讨论了加快连续管数字化作业技术攻关的重要性，提出了井下作业系统测控一体化、作业决策自主化、远程技术支持智能化、作业队伍管理精细化等发展建议。研究结果可推动我国连续管作业从“经验驱动”向“数据驱动”快速转型，进一步支撑非常规油气高效开发。
油气田开发工程 | 脉冲电流修复含多裂纹高压弯头效果对比研究

油气田开发工程 | 脉冲电流修复含多裂纹高压弯头效果对比研究

摘要：高压弯头由于环境腐蚀、内部载荷冲击以及热加工缺陷等因素的影响，会产生微小裂纹，常以多裂纹形式存在，且裂纹分布存在较大随机性，对脉冲电流修复工艺提出了更高要求。采用理论分析与仿真模拟分析相结合的方法，探究典型双平行裂纹、双垂直裂纹、平行-垂直-平行裂纹以及垂直-平行-垂直4种多裂纹组合形式对高压弯头裂纹修复效果的影响，分析脉冲电流作用后不同裂纹组合形式下弯头基体的温度场和应力场分布情况，以及裂纹缺口的闭合规律。研究结果表明：双平行裂纹前缘与邻近区域基体之间的温差仅有 20°C ，不利于裂纹愈合；双垂直裂纹达到修复条件所需要的能量是单垂直裂纹的1.06倍；垂直和平行的复合形式裂纹中，对电流起到截留作用的主要是垂直裂纹，可以改变电极方向使得电流流动方向垂直于裂纹平面，从而提高裂纹修复效果。研究结果可为脉冲电流修复法在石油装备领域中的运用提供理论基础和工艺指导。
油气田开发工程 | 内切割下接式锚定器的研制及试验

油气田开发工程 | 内切割下接式锚定器的研制及试验

摘要：为解决井下水力式切割油套管作业中割刀装置因抖动严重和偏心旋转导致的切割效率低、切割断口质量不稳定等问题，研制了一种内切割下接式锚定器工具，特殊工况下也可实现常规动力上接。该工具利用旋转密封结构实现了锚定器“旋转 + 锚定”的功能，并通过刀片式锚定块和双活塞结构解决锚定范围小和锚定不稳定的问题。现场试验结果表明，下接锚定器和水力式割刀具有良好的使用匹配性，相比上接锚定切割作业，下接锚定器切割作业后工具串无偏心，整体切割时间从 4min 缩短至 2min （ _δ73.0mm 油管），切割时间缩短 50% 。该下接式锚定器结构可以至少同时锚定2种规格油管，表明在张开角度较大时仍可保证工具锚定稳定性。该工具结构简单可靠，多尺寸多工况通用，其研制成功可为进一步提升现场切割作业效率提供指导。
油气田开发工程 | 连续管作业典型风险评估方法与模块开发研究

油气田开发工程 | 连续管作业典型风险评估方法与模块开发研究

摘要：随着连续管作业量的增加以及作业过程中的安全风险因素日益复杂，对操作人员专注时长和应急响应能力提出了更高要求。为提升作业安全性和效率，针对地面装备、井下相关工艺、设备操作等进行了分类和风险评估，提出了一种集成专家经验和实时数据的连续管作业风险评估模块，并将该模块进行了现场应用。应用结果表明：评估模块通过定量分析算法，能够提前预警潜在风险并进行全面评估；利用 C++ 编程语言开发算法模块，实现了实时阈值报警、风险评估及异常预测功能；该模块的应用将有效地评估作业过程中的潜在风险点，减轻操作人员的负担，提高作业安全性和效率。所得结论可为连续管作业风险评估提供参考。
油气与新能源 | 海洋水合物原位分离除砂器分离性能试验研究

油气与新能源 | 海洋水合物原位分离除砂器分离性能试验研究

摘要：为解决海洋水合物原位分离除砂器性能测试难度大且成本高等问题，利用相似理论构建基于替代样的常温常压分离测试试验台架，采用石蜡替代水合物开展了不同流量、不同含砂体积分数和不同水合物体积分数下的分离除砂试验，分析了水合物回收效率、砂去除效率和压降随参数变化的规律，并将试验结果与数值模拟结果对比。研究结果显示：随着流量的增加，水合物回收效率、砂去除效率和压降均增大；随着入口含砂体积分数增大，砂去除效率降低，水合物回收效率和压降增大；随着入口水合物体积分数增大，砂去除效率升高，水合物回收效率和压降降低，且变化均较小；水合物回收效率和砂去除效率最大值在 90% 以上，压降值在 0.4MPa 以内，分离效率和压降模拟值与试验值变化趋势一致。研究结果可为原位分离除砂器性能测试提供一种新方法，同时表明该分离除砂器对水合物储层参数变化具有较好的适应性，在海洋天然气水合物开采中具有广阔的应用前景。
石油管工程 | 基于激光传感器的变形套管内部形态三维重构

石油管工程 | 基于激光传感器的变形套管内部形态三维重构

摘要：页岩气套管受工程因素及地质因素的影响会发生变形。套管内部结构改变会造成流体通过能力降低、堵塞等损害，而页岩气套管直径通常在 139.7mm 左右，一般的检测设备很难进入或直接检测内部变形过程及变形后的结构。为此，在试验条件下，通过模拟套管的受力情况得到变形套管，并设计了一种基于激光测距传感器的非接触式套管内变形自动测量装置；提出了与装置配套的小尺寸套管内剖面圆周遍历检测方法，对检测得到的大量样本点进行筛选，再利用三次样条插值算法对离散数据进行平滑处理，复构出清晰、直观的套管内部三维图。研究及试验结果表明：设计的装置可实现套管内部的直接检测且方便更换激光传感器以适用于不同尺寸管道的内部检测；所绘制的三维重构图可以清晰直观地表征出变形位置的内部具体数据及形貌，并实现对套管内任意处半径的自动精准检测，其测量精度小于 ±0.1mm 。所得结论可为页岩气套管的检测提供参考。

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