枯竭油气藏储气库注采管柱疲劳寿命预测

为保障储气库安全平稳运行,针对储库注采管柱井下腐蚀问题,根据注采井内压力、温度耦合关系,建立井内压力、温度耦合计算模型,并结合Norsok模型预测整个井段内CO2腐蚀速率。深入研究管柱轴向受力情况,基于管螺纹校核公式,提出注采管柱疲劳寿命计算公式。结果表明:井内压力与井深的变化具有线性关系,温度近似二项式分布;管柱注采末期丝扣连接点轴向受力最大;此外,建立的注采管柱疲劳寿命预测模型,为储库管柱寿命预测提供新的方法。该研究可为储库安全防护、合理制定生产方案提供依据,保障储库安全运营。     

某探井P110 S油管断裂失效原因分析

通过对断裂失效的某探井P110S油管的断口形貌、载荷受力、腐蚀产物、材质性能等方面进行详细观测及试验分析,结合油管服役的井下工况条件,发现局部腐蚀部位易发生应力集中,同时管柱底部被卡受较大拉伸载荷,导致裂纹在管柱应力集中部位形核并扩展,发生应力腐蚀开裂,最后由于强度不足导致管柱在上提过程中被拉断。     

水平井钻磨管柱油管组合方式研究及下入安全性分析

基于钻磨管柱下入过程易造成遇卡事故,油田采用了2种线重油管的组合方式进行钻磨作业,提高了管柱的下入能力,但未能得到2种线重油管组合方式优选的可靠依据。为得到2种线重油管的最优组合方式,采用微元法对管柱单元在各井段的受力进行分析,建立钻磨管柱的下入载荷计算模型;采用编程对油田水平井进行实例计算,计算结果与实测结果对比显示模型平均误差在8.12%左右,验证了模型的正确性;基于下入载荷计算模型,进行了钻磨管柱组合特性研究及参数敏感性分析。结果表明:采用2种线重油管的组合方式能增大钻磨管柱下入能力,当大线重油管所占整个钻磨管柱的长度为井斜角70.8°左右的井深时,组合比例最优,不同的摩擦系数μ决定不同最优组合比例。     

基于环空带压临界值确定高温高压气井临界产量

高温高压气井环空带压现象日益严重,环空带压过大可能破坏井筒的完整性,基于能量守恒定律和井筒径向传热机理,建立了井筒多环空温度场计算模型;综合考虑环空温度效应和体积效应,建立了环空带压控制方程,以某高温高压气井为例,开展了基于环空带压临界值确定高温高压气井临界产量的具体分析。研究结果表明:环空温度随产量和生产时间的增大先增加后逐渐稳定,相比生产时间,产量对环空温度的影响更加明显;环空带压越大,井下管柱安全系数越小,综合对比API RP 90标准和环空带压安全评价2种方法的结果,确定了各环空最大允许带压值,结合环空带压与产量的关系可得到高温高压气井的临界产量。研究结果对合理制定高温高压气井的生产制度具有理论指导意义。     

油田CO2驱注采井缓蚀剂防腐性能评价*

为应对CO₂驱油过程中油井管材腐蚀严重、管线穿孔、破损现象，为油田优选缓蚀剂刻不容缓，针对油田某CO₂驱注采井不同注采周期分析其井筒温度压力场，通过对现场使用的缓蚀剂A，开展缓蚀剂的室内评价，预测全井段管柱腐蚀速率，计算油管柱剩余强度和油管柱安全系数，评价该井不同工况条件下的腐蚀失效周期，综合评价缓蚀剂防腐效果。结果表明:添加缓蚀剂后，油管安全生产周期明显延长，腐蚀速率控制在工程设计允值之内，该方法能有效评价缓蚀剂的应用效果，为现场缓蚀剂选择及管柱强度安全校核提供思路。     

井斜角与摩擦对连续油管正弦屈曲的影响研究

为了避免连续油管井下屈曲行为的产生,进而导致井下作业事故,开展了井下管柱正弦屈曲行为的研究。根据最 小势能原理建立了一个复杂的井下管柱正弦屈曲模型。在考虑摩擦的情况下,构建了斜井中的管柱屈曲微分方程组。通 过对屈曲微分方程组进行无量纲化处理,使方程组能独立于井下泥浆、井眼尺寸和管柱形式而存在。最后,采用虚功原 理研究了摩擦与井斜角对正弦屈曲临界载荷的影响。研究结果显示,正弦屈曲临界载荷将随着摩擦系数的增加而增加。 此外,随着井斜角的增加,正弦屈曲临界载荷也将不断增加。该研究结果可为连续油管预防井下作业事故的发生提供理 论性指导。     

不同杀菌剂抑制渤海湾海域高温油藏中硫酸盐还原菌活性效力研究

为控制渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRB)引发的危害,采用改进的API RP-38培养基从两个高温油田(S、K油田)油藏采出液中富集了SRB,并通过批次培养试验在60℃下评价了次氯酸钠、四羟甲基硫酸磷(THPS)、氨基三甲基氯化铵(BTAC)、溴硝醇、戊二醛及其复配对SRB活性及数量的抑制效应。结果表明,5种杀菌剂抑制S油田中SRB的最低抑菌质量浓度(MIC)分别为500 mg/L、60mg/L、200 mg/L、10 mg/L和300 mg/L,抑制K油田SRB的MIC分别为500 mg/L、50 mg/L、200 mg/L、15 mg/L和300 mg/L。溴硝醇与BTAC复配呈现协同抑制效应,与THPS复配则表现出拮抗效应,THPS与BTAC的复配为无关作用。延长接触时间有助于提高杀菌效率。单独使用低质量浓度的溴硝醇、THPS以及溴硝醇与BTAC复配均可有效抑制渤海湾海域高温油藏中SRB的活性与数量,在这些油藏酸化控制中具有较好的应用潜力。     

基于小波KPCA-SSA-ELM的盐穴储气库注采管柱内腐蚀速率预测

为提升盐穴储气库注采管柱的内腐蚀速率预测精度，建立了基于小波核主成分分析方法(Kernel Principal Components Analysis, KPCA)和樽海鞘群算法(Salp Swarm Algorithm, SSA)优化的极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)腐蚀速率预测模型。首先通过小波KPCA提取影响注采管柱内腐蚀的主要特征，应用ELM建立盐穴储气库注采管柱内腐蚀速率预测模型，并采用SSA对模型参数进行迭代寻优，避免原参数选取的强随机性对模型泛化能力和预测性能的影响。结果表明，经小波KPCA特征提取后得到包含98.73%原信息的3项主成分，SSA-ELM模型的预测结果与实际值基本吻合，其均方根误差(E_RMS)为0.009 3,平均绝对百分比误差(E_MAP)为0.336 0%,决定系数(R²)高达0.991 2,较其他3种对比模型性能更优。研究表明，所建模型具有强泛化性能和高预测精度，能够有效预测盐穴储气库注采管柱的内腐蚀速率，为盐穴储气库注采系统的完整性评价和风险预警...     

基于蒙特卡洛方法的油气井管柱可靠性评估*

为提高油气井管柱服役的安全性,采用数据统计与可靠性理论评估油气井管柱可靠性。首先,识别影响管柱外载及其参数的变量,构建油气井管柱安全极限状态方程;然后,采集模型变量数据,确定变量分布与参数,形成油气井管柱可靠性数值模型;最后,通过蒙特卡洛方法计算影响管柱可靠性的关键变量和不同置信度水平下管柱剩余强度分布及安全系数取值。结果表明:目标区域油气井管柱剩余强度符合正态分布,得到不同置信度水平下管柱的可靠度,管柱的安全系数取值范围可满足管柱安全设计要求,所构建的方法可为实际生产中油气井井筒管柱安全评价提供技术支撑。     

再生水铸铁管道腐蚀管垢的特征分析

为分析再生水铸铁管道腐蚀管垢的物质组成特征以及管垢形成的理化因素，并与自来水管垢进行对比，采集两种铸铁管的典型腐蚀管垢，通过扫描电子显微镜及能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等微观表征技术，系统性地研究了两种腐蚀管垢的微观形貌、元素组成和化合物构成等物理-化学双态特征差异。结果表明两种管垢具有相似的分层结构，但再生水管垢的沉积层厚度大，且内核层的孔隙小、沉积杂质丰富。两种管垢成分均以铁的(羟基)氧化物为主，自来水管垢的主要成分为α-FeOOH和Fe₃O₄,而再生水管垢除了α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe(OH)₃等主要成分外，还包括再生水的沉积物SiO₂、Ca(OH)₂和Al(OH)₃等。影响再生水管垢异于自来水管垢的主要原因源于再生水的水质成分及水力条件。     

吉林油田注水系统结垢机理分析及适宜阻垢剂研究

吉林油田注水系统管线结垢严重,影响正常生产安全.为了解决结垢问题,对吉林油田注入水和结垢产物进行了分析,并给出了防护对策.结果表明:吉林油田注入水含有大量的HCO3-,Ca2+含量较其他成垢离子含量高;结垢产物主要是CaCO3垢,另有部分MgCO3垢、硅铝酸盐垢和铁垢,垢样具有明显的有机物包裹特征.在此基础上运用化学溶度积和化学反应方程式直观地表示了吉林油田注水系统的结垢机理.吉林油田注入水中碳酸盐的浓度积远大于其溶度积,导致大量碳酸盐析出结垢.注入水中携带有黏土,在管壁沉积形成硅铝酸盐结垢.铁腐蚀导致吉林油田注水系统产生少量铁垢.最后通过室内静态防垢性能测定法从3种常用缓蚀阻垢剂中筛选出适合吉林油田现场水质防腐阻垢的TH-907型缓蚀阻垢剂,在TH-907药剂质量浓度为50 mg/L时,阻垢效果最好.     

锅炉水墙管高温垢下腐蚀穿孔失效分析

某企业燃生物质锅炉的三根水墙管出现穿孔泄漏。本文通过壁厚检测、材质分析、金相检验、水垢及腐蚀产物分析、力学性能试验等等对锅炉水墙管穿孔原因进行了分析,结果表明锅炉水墙管内部存在厚达4mm的水垢及腐蚀产物,水墙管壁厚出现了腐蚀减薄,向火面出现碳化物球化和力学性能下降情况,锅炉给水硬度等严重超标。管内的水垢及腐蚀产物主要为Fe_3O_4和CaSO_4等盐类。由于水墙管被较厚水垢覆盖、导热性能变差形成高温,发生了高温垢下腐蚀,并在局部形成穿孔泄漏。     

海上气井环空带压油套管柱动态安全评价技术

为了有效预测海上气井环空带压油套管柱潜在失效风险及安全管理环空压力，提出1种基于井口压力、温度和液位多参数监测的海上气井环空带压油套管柱动态安全评价技术。首先，结合气井生产状态参数和完井信息，建立气井井筒压力分布计算方法；然后，根据力学知识分析气井环空带压油套管柱应力场特点，进而提出利用环空带压井油套管柱安全系数作为油套管柱失效评价依据；最终，开发海上气井环空带压安全监测系统并开展现场案例井分析。研究结果表明:监测系统能够准确获取环空带压状态参数，通过环空压力状态变化分析阐述“A”环空带压机理为泄漏点处油套管之间压力平衡的保持；结合实际井口环空压力监测数据，井筒安全系数能够实时表征油套管柱安全状态。     

乌梁素海湖滨湿地硫酸盐还原菌群落多样性及系统发育分析

以内蒙古高原湖滨湿地乌梁素海小河口为研究对象,在湖中芦苇沉积物、湖滨沼泽水葱沉积物、湖滨碱蓬盐碱化草甸土壤、湖岸白刺荒漠化土壤的陆向分布梯度上采集样品,应用克隆文库构建技术对湿地环境中硫酸盐还原菌(SRB)群落多样性进行研究,分析了土壤基质条件对SRB群落的影响及该类功能菌群在湿地退化过程中的环境响应机制。结果表明:4个样地中的硫酸盐还原菌属于Proteobacteria中的5个目,即着色菌目(Chromatiales)、酸硫杆状菌目(Acidithiobacillales)、脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)、脱硫杆菌目(Desulfobacterales)和硫还原菌目(Desulfurellales),且着色菌目(Chromatiales)、脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)和脱硫杆菌目(Desulfobacterales)为优势菌群;沉积物与土壤环境中SRB群落结构差异性较大,沉积物基质中SRB群落结构较为相似,而盐碱化与荒漠化环境中SRB群落较为相似,沉积物环境中SRB群落多样性较高;铵态氮、含水率对沉积物SRB群落影响显著,水溶盐总量对土壤基质SRB群落影响显著。     

以SRB颗粒污泥为载体的硫酸盐型厌氧氨氧化的启动研究

采用复合式厌氧折流板反应器(HABR),研究先驯化硫酸盐还原菌(SRB)颗粒污泥、再以之为载体进行硫酸盐型厌氧氨氧化的启动,通过NH_4~+-N、SO_4~(2-)、COD等指标的变化探讨启动的效能。在7pH8.5、温度为(32±1)℃的条件下,采用低负荷启动方式,以CH_3COONa为有机碳源,通过逐步缩短HRT提高进水负荷来驯化培养硫酸盐还原菌颗粒污泥。结果表明,SO_4~(2-)与COD去除效果逐步达到稳定,最高去除率分别为86.2%和68.8%,S0全程积累并趋于稳定,经过60 d的驯化,SRB颗粒污泥平均粒径达到3 mm,硫酸盐还原反应启动成功。之后以驯化成熟的SRB颗粒污泥为载体,保持COD为50 mg/L,通过提高进水中NH+4-N和SO2-4负荷的方式启动硫酸盐型厌氧氨氧化。结果表明,NH_4~+-N和SO_4~(2-)去除效果逐步上升并稳定在50%以上,最高分别达到52.5%与53.7%。硫酸盐型厌氧氨氧化成功启动。     

基于多因素耦合的井筒完整性风险评价

为了合理开展井筒完整性评价,提出合理的管理措施,综合考虑管柱力学、管柱腐蚀、管柱及附件密封、水泥环力学、地层以及油气井管理等关键节点及因素的相互耦合协同作用,分析多因素耦合协同作用对井筒完整性的影响。对于管柱力学等具有比较明确物理意义且可以量化的因素,采用定量分析评价;对于操作管理等难以量化的因素采用定性评价,对于腐蚀环境因素采用定量与定性相结合的方法进行评价;在定性及定量评价的基础之上,对关键节点进行风险概率和风险影响程度的划分及量化,再基于层次分析及风险矩阵的方法建立井筒完整性评价模型;基于模型编制了相应的计算程序,并对某高腐蚀性气井开展了井筒完整性评价。评价结果表明,在影响该井井筒完整性的风险因素中,高酸性气体腐蚀是造成该井井筒完整性失效的主要因素。     

基于IAOA-KELM的储气库注采管柱内腐蚀速率预测

针对储气库注采管柱的内腐蚀速率预测问题,建立了基于阿基米德优化算法(Archimedes Optimization Algorithm, AOA)与核极限学习机(Kernel Extreme Learning Machine, KELM)相结合的模型提高腐蚀速率预测精度。通过引入佳点集、改进密度降低因子、采用黄金正弦算法缩小搜索空间,提高局部开发能力,利用改进阿基米德优化算法(Improved Archimedes Optimization Algorithm, IAOA)优化KELM正则化系数(C)和核函数参数(γ),进而建立IAOA-KELM储气库注采管柱内腐蚀速率预测模型;使用MATLAB软件运用该模型对某注采管柱内腐蚀数据集进行学习与预测,将IAOA-KELM模型与KELM、粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO)-KELM、AOA-KELM结果进行预测误差对比。结果表明,IAOA-KELM模型的预测值与实际值较为拟合,其E_RMSE为0.65%,E_MAE为0.39%,R²...     

烟气注入采空区封存的可行性与安全性分析

采用自制的煤大样量吸附实验装置测定了常温常压条件下煤对每种烟道气体成分 的饱和吸附量,并根据电厂烟气流量与工作面配风量的计算对井下注入烟气的安全性进 行了分析。实验数据结果显示,煤是一种多孔性物质,将电厂烟气注入井下采空区,每 吨煤可封存烟气中CO2约1.2 m3, N2约0.26 m3,其中烟气中SO2和NO2可全部被煤样封 存,揭示了利用烟气替代传统N2及CO2预防煤炭自燃的可行性;根据对电厂烟气流量及 回采工作面配风量的计算发现,在假定注入采空区的烟气与煤、岩没有任何吸附的情况 下,按照规定流量注入烟气未造成工作面回风巷中CO2、SO2气体浓度超标,NO2则超出 规定允许最高浓度,因此应对注入井下的烟气进行进一步脱硝处理。     

超临界锅炉末级过热器管外壁腐蚀膜的微观分析

为了保证超临界锅炉的安全稳定运行,降低检修成本和材料损失,本文借助于SEM、EDS、XRD等手段对超临界锅炉末级过热器管外壁腐蚀膜形貌、元素构成、物相构成等进行了分析和研究。实验结果表明:超临界锅炉末级过热器管外壁腐蚀膜较为连续,且与基体结合紧密,其较厚区约540μm,为多层结构,由基体至腐蚀层依次为Cr5S6/Fe S/Cr O2复合层、Fe3O4/Cr O2复合层、Fe2O3层。同时腐蚀层表面存在剥落现象,且腐蚀层内部也有裂纹存在。     

江汉油田老二站提高水质达标率研究

江汉油田老二站采出水经典处理后回注,出水悬浮物、Fe2+和细菌均超标严重,水质达标率低.通过工艺调整,工艺前段利用SRB的除铁作用大幅度降低Fe2+含量;絮凝沉降阶段依据Fenton反应原理,借助H2O2的氧化除铁与杀菌作用,提高絮凝沉降效率,降低悬浮物含量;工艺末段选用多种杀菌剂交替杀菌.结果表明,工艺调整后以100 mg/L的H2O2代替原絮凝剂,间歇添加100 mg/L的杀菌剂Ⅱ,出水含铁1.5 mg/L、悬浮物3.0 mg/L、SRB 10个/mL,老二站水质达到注水水质标准要求,水质达标率达80％.