气体钻井排砂管线优化设计

气体钻井由于具有机械钻速高、防止井漏、消除泥页岩水化及保护储层等优势，已受到钻井界越来越多的青睐。但对气体钻井过程的排砂管线设计与安装，没有提出特别明确的要求。为此，文章通过对不同几何尺寸排砂管线的摩阻计算，重点对比分析了排砂管线长度、直径对环空携岩参数的影响，为今后气体钻井排砂管线优选提供了重要的参考依据。     

特殊井钻井设备技术配套与完善

气体钻井作为一种特殊工艺井,随着该技术的深入推广应用,施工中发现一些工艺问题,为此根据现场需求进行了气体钻井注气参数监测系统、可调式固定基墩、排砂管线防损弯头/三通改进、放气撬远程控制技术等技术配套,通过这些技术配套,使气体钻井设备运转更加可靠安全,解决了许多现场施工中存在的问题,使气体钻井更加完善,有效地促进了气体钻井现场应用效果。     

气体钻井排屑管线的技术改造与应用

针对气体钻井排屑管线存在安装拆卸工作量大、管线(特别是弯头)使用寿命短等问题,对气体钻井排屑管线进行了技术改造。通过增加管线通径,缩短单根长度,增加管线支撑,采用快速连接装置以及缓冲装置的方法,彻底改变了气体排屑管线的使用现状。现场使用情况表明,更换弯头时间由原来的1.5h缩短到0.5h,弯头使用寿命明显延长,优化了井场布置,提高了钻井实效,具有显著的经济效益。     

气体钻井井眼净化程度判断方法探讨

气体钻井是近年来发展起来的一种新的钻井方式，以其机械钻速快、防止井漏、保护储层等优点在全国范围内得到越来越多的应用。但由于气体钻井较雾化/泡沫钻井或常规钻井携岩能力最弱，井眼净化差。如果井眼不能得到有效的净化，气体钻井就不能快速的钻进。文中介绍了几种判断井眼净化程度的方法，即利用立压、排砂管压力、排砂管出口状态及排砂管线声音。通过现场应用发现，这些方法不仅能够及时地发现井眼净化不良，而且能够确定引起井眼净化不良的原因，为制定合理的处理措施提供了依据。     

华北ND1区块气体钻井地层适应性评价

华北地区ND1区块ND101井中深部古近系沙河街组首次采用气体钻井提速,因井壁失稳、地层流体产出及井下燃爆等一系列的难点,严重阻碍了该区块气体钻井的实施。为此,基于气体钻井理论并与现场实践相结合,建立了一套有效的气体钻井适应性评价分析体系,包括气体钻地层井壁稳定评价和产出地层流体影响评价。通过评价产出地层流体对气体钻井壁坍塌、井下燃爆的影响,得到了3个方面重要认识：①快速产出的储层气体降低了近井壁地层孔隙压力,对气体钻井壁稳定更有利,因而,适当提高注气量可保障沙河街组氮气钻井有效进行;②修正的气体钻井井壁稳定分析模型提高了地层产水条件下坍塌压力当量密度预测的精度,可作为合理筛选该地区中下部地层气体钻井井段的依据;③采用邻井测井资料估算地层出水量并计算不同产水量下立管压力的方法,可确定维持气体钻井在一定湿度范围内的相应注气量参数,实钻中可根据立管压力、排砂管线湿度变化判断井下地层出水、出油及井壁干燥情况,及时调整或改变钻井措施。     

气体钻井注气量计算方法研究进展

气体钻井过程所需注气量是关系到气体钻井成败的重要参数。目前计算气体钻井所需注气量的3种方法各有不足,根据这些方法得出的计算结果与现实情况都有差异,有时差异还很大。为了准确计算气体钻井所需注气量,应对影响气体钻井注气量的因素进行深入研究并对现有计算方法进行改进。经过对现有方法的分析,建议应从以下几个方面进行深入研究：①建立准确计算气体钻井时环空流体温度的模型以确定温度对注气量的影响;②应用气液两相流理论分析气体携水能力,以确定地层出水时气体钻井所需注气量;③钻屑直径对气体钻井所需注气量的影响;④气体钻井所需注气量与井斜角的关系;⑤对“关键点”处钻具外形进行优化设计以改善该处气体的携岩能力。     

气体钻井作业面临的风险及控制措施探讨

在气体钻井技术飞速发展的同时,也暴露出了一些作业风险及安全的问题,这些作业风险及安全问题已成为制约气体钻井技术进一步发展的瓶颈。为此,文章运用工艺危害分析方法,详细梳理气体钻井作业中的每一个环节的风险点,制定相应的控制措施,介绍了气体钻井现场作业存在的主要风险及安全问题,包括钻井作业期间存在的井控风险、有毒有害气体泄漏、排砂管线断裂风险、井下燃爆风险及粉尘污染等,提出了相应的控制措施,为气体钻井技术的安全实施提供理论基础和技术指导。     

新型气体钻井安保放气远程控制系统的研制与应用

针对气体钻井现场施工中,注气设备的放气管线出口需要安装到排砂坑,并采取人工放气的方式,存在安装时间长、劳动强度大、无效等停时间长等问题,通过优化气路、优选电磁阀和限位开关,设计了远程控制箱,研制了新型安保放气远程控制系统,并简化了工艺操作流程,完善了气体钻井放气工艺,实现了在中控室远程自动控制、安全环保放气,消除了停气后降尘泵倒灌排砂管现象,有效解决了地层出水误判断等问题。该技术在3口井施工中进行了现场应用,安装效率提高87.5%,降低现场劳动强度,同时降低停气造成井下复杂的几率,进一步提高了气体钻井效率。     

气体钻井岩屑分离系统设计

现行气体钻井返出岩屑只能依靠降尘水分离,排砂管线出口必须接到污水池,地层出气后不具备点火条件。若将排砂管线接到燃烧池进行点火,岩屑又容易堆积,影响燃烧池后续使用。迫切需要研究能有效实现分离、点火的除尘方法。文章从常规的环境处理方案中开启思路,以气体钻井返出岩屑分离的总流程分析为基础,将岩屑处理系统分为分离系统和循环水处理系统。分析并计算分离系统入口岩屑粒径和浓度,将分离系统设计为 两级：一级分离采用湿式、重力、惯性原理除去大颗粒和部分细颗粒岩屑;二级分离采用湿式原理除去较细小颗粒。通过岩屑分离系统除尘性能计算结果可知,分离出的气体能达到直接排放标准并直接排放至燃烧池。此套系统对进一步拓宽气体钻井的应用领域,为气体钻井储层钻井技术的发展奠定坚实基础。     

气体钻井返出气体检测方法研究

气体钻井技术具有提速增效、保护储层的良好效果,应用前景广阔。但在钻进过程中,若不能及时发现储层已被揭开并调整钻井工艺,就很可能因大量地层气体溢出及地层高压突然释放而导致井壁失稳、气体燃爆等井下复杂情况,也不利于储层的发现和评价;同时地层可燃有毒气体泄漏会引起地面人员及装备等安全事故,增加气体钻井风险。这就要求气体钻井必须建立一套新的气测体系。这一体系须响应快、灵敏度高,能适应气体钻井高钻速、高注入量、低迟到时间等应用条件,为气体钻井安全提供保障。为此,分析了实施气体钻井排砂管线返出气体在线检测的意义、目前气体钻井气测存在的问题．以及目前工业应用中多种常用气体检测方法的适用范围及响应特征,结合气体钻井现场应用条件,提出了改进方向,对完善气体钻井返出气体检测技术具有一定的指导作用。     

橇装式模块化注聚合物站的设计

针对以往固定式注聚站建设和运行所存在的问题 ,成功设计了橇装式模块化注聚合物站 ,将注聚合物工艺所需的地面设备和装置均以橇装形式集中于 6～ 7个橇块 ,实现了注聚站的模块化、整体快速搬迁和现场快速连接施工 ,有利于设备运行、管理和阶段移动配注作业。对装置的基本流程和配置 ,以及基本参数的确定做了详细阐述。现场应用情况表明 ,该注聚站完全满足注聚合物工艺要求。与常规注聚站相比 ,不但造价降低 ,而且在减少现场作业量及设备再利用等方面有了明显的改善     

小型移动式LNG橇装回收站防火间距探讨

目的核实小型移动式LNG橇装回收站内集中控制室、装车区值班室与LNG设施遵循现有标准规定的防火间距是否满足生产实际要求。 方法利用挪威船级社研制的PHAST软件,选取具有代表性的泄漏工况,对LNG泄漏可能引发的池火热辐射、喷射火热辐射、蒸气云爆炸及蒸气云扩散影响距离进行模拟计算。 结果得出了LNG设施在不同泄漏孔径情况下引发不同事故后果的影响距离。 结论基于工艺管道泄漏概率统计,给出了小型移动式LNG橇装回收站内集中控制室、装车区值班室与LNG设施防火间距的建议。      

欠平衡钻水平井附加套管注气方式及关键技术

充气欠平衡钻井技术应用于水平井或大斜度井,将是拓展欠平衡钻井应用领域的重要方向之一。目前注气方式主要是钻柱注气和环空注气。采用钻柱注气方式,常规井下动力钻具和泥浆脉冲随钻测量工具无法正常工作,而现有的环空注气方式（如寄生套管、双层套管),由于成本高,技术问题多,应用不够广泛。由此,结合欠平衡钻井和水平井的理论和实践,提出了附加套管环空注气方式,并针对其关键技术进行理论分析和论证。该注气技术克服了钻柱注气的特殊问题,形成一套实用的环空注气欠平衡钻水平井技术。     

长输管道管输费快速测算方法初探

在长输管道经济评价中,一般采用按所得税后财务内部收益率为10%反算管输费,需要耗费大量时间和精力。文章根据已建成的多条成品油和天然气管道项目建设投资费用和达产后管输量数据,探讨了如何快速计算管输费的方法,提出的快速计算方法在项目初期阶段就可以测算管输费用,且偏差值在允许范围内。     

长输油气海底管线侧向屈曲蛇形铺设布置方法

长输油气海底管线在温度和内压的作用下,可能会发生多个侧向屈曲,因此有必要建立合理的控制方案,保证管道安全,控制项目投资。对于蛇形铺设方案而言,确定最大允许锚固点长度(VAS)和蛇形铺设间距及长度范围是优化布置的关键。根据理论结果,给出了VAS的初步估算方法。同时结合有限元直管和曲管模型分析,提出最优蛇形布置方案的确定方法。所述方法可为海底管线工程中侧向屈曲控制优化提供参考。     

气体钻井临界携水量计算

地层出水是制约气体钻井顺利实施的一个瓶颈,准确计算一定注气量下的临界携水量对于气体钻井现场安全施工、避免井下复杂至关重要。基于最小动能标准建立了计算气体钻井临界携水量的数学模型,该模型综合考虑了地层出水后环空多相流动状态,利用该模型可确定气体钻井注气量和临界携水量的对应关系。计算结果表明：增加注气量和降低液气表面张力是提高气体钻井临界携水量的有效途径;当增加注气量不能满足携水要求时,必须转换钻井方式,通过降低液气表面张力来提高临界携水量;气体钻井临界携水量计算需兼顾携带岩屑和携水两个要求,当所需的最小携水动能等于最小携带岩屑动能时,液气表面张力达到极值,进一步降低液气表面张力失去意义。实例验证表明,该研究成果能够用于指导气体钻井现场实践,为地层出水后气体钻井转换钻井方式提供了理论依据。     

基于逆高斯过程的腐蚀油气管道维修策略

对腐蚀油气管道系统的剩余寿命进行预测可以为优化维修决策方案提供依据。考虑到油气管道不同状态下的腐蚀,将逆高斯随机过程理论引入油气管道腐蚀评估领域,提出逆高斯-状态空间油气管道腐蚀退化过程模型和维修决策优化模型。首先根据其腐蚀机理建立逆高斯-状态空间退化过程模型,运用经验最大化算法与粒子滤波算法相结合的参数估计方法对模型中的参数进行求解,得出腐蚀油气管道的剩余寿命分布函数和概率密度函数;进而建立腐蚀油气管道的维修决策优化模型,计算出模型最优的维修更换时间和最小费用,制定出较合理的维修方案;最后用腐蚀油气管道的实验数据对模型进行验证。应用实例表明,优化模型用于油气管道腐蚀评估和维修优化是可行的。     

Power optimization of gas pipelines via an improved particle swarm optimization algorithm

In past decades dynamic programming, genetic algorithms, ant colony optimization algorithms and some gradient algorithms have been applied to power optimization of gas pipelines. In this paper a power optimization model for gas pipelines is developed and an improved particle swarm optimization algorithm is applied. Based on the testing of the parameters involved in the algorithm which need to be defined artifucially, the values of these parameters have been recommended which can make the algorithm reach efficiently the approximate optimum solution with required accuracy. Some examples have shown that the relative error of the particle swarm optimization over ant colony optimization and dynamic programming is less than 1% and the computation time is much less than that of ant colony optimization and dynamic programming.     

水网地区大直径长输管道自动焊施工适应性研究

针对水网地区大直径长输管道施工过程中存在的设备行走困难、施工带承载力差、焊接质量不稳定等问题,从线路优化、设备改造、施工带改造、机组配置优化等方面进行了管道自动焊施工的适应性研究,并从施工方案和工艺规程制定、焊接前准备以及焊接过程控制等方面提出了针对性的焊接质量控制措施。优化后的管道自动焊施工技术经过项目施工验证,不仅降低了水网地区管道施工难度,提升了施工效率,而且充分发挥了全自动焊接技术高效、高质量和高稳定性的特点,证明了全自动焊在水网地区大直径长输管道施工中的可行性,为自动焊技术在水网地区管道施工中的推广提供了依据。     

甬杭地区天然气管道的设计优化

根据甬杭地区天然气用户的情况和需求,确定了合理的天然气长输管道线路走向和输气站场、压气站的设置,并根据具体情况,有针对性地进行了有关管道通过城镇地段的处理、天然气的计量交接和调峰的设计优化,可以有效地降低管道建设的建设投资,减少生产运行的能量消耗,最大限度地提高管道建设及运行的综合经济效益。