Los pozos de petróleo y gas son canales de información y materiales necesarios para la exploración humana y el desarrollo de recursos subterráneos de petróleo y gas. La perforación de petróleo y gas es un proyecto intensivo en tecnología y capital que gira en torno a la construcción y medición de pozos de petróleo y gas. El desarrollo de la industria petrolera desde pozos verticales hasta pozos direccionales y pozos en racimo es un salto histórico. Este salto ha supuesto el ahorro de recursos terrestres y la reducción de los costos de perforación, ha resuelto problemas complejos de ingeniería como el rescate, la evitación de obstáculos y la perforación en alta mar, y es especialmente beneficioso para la exploración y el desarrollo de yacimientos especiales de petróleo y gas. En particular, el desarrollo de la perforación petrolera desde pozos direccionales hasta pozos horizontales se considera un avance tecnológico revolucionario en la industria petrolera actual y ha recibido gran atención de países de todo el mundo. Sin embargo, en la ingeniería de perforación de pozos direccionales, pozos en racimo y pozos horizontales, cómo controlar la trayectoria del pozo para alcanzar el objetivo subterráneo a lo largo de la trayectoria diseñada es una cuestión científica y técnica compleja. Gao Deli integró estrechamente dos proyectos científicos y tecnológicos nacionales: "Investigación sobre tecnología de perforación de pozos direccionales y pozos en grupo" e "Investigación sobre tecnología de perforación de pozos horizontales de petróleo" para estudiar este tema durante diez años consecutivos. Comenzó estudiando la anisotropía de la formación y las características de la punta del látigo del sistema de perforación de fondo. Estableció el modelo de interacción entre la broca y la formación ortotrópica por primera vez en el país y en el extranjero, y propuso la fuerza de perforación efectiva y ortotrópica. Teoría de perforación. Se adoptó un nuevo concepto y los estratos se dividieron en 12 categorías basadas en la anisotropía (solo dos de ellas fueron propuestas por sus predecesores), y se discutió respectivamente su influencia en la deriva de la trayectoria del pozo. El resultado de esta investigación resuelve razonablemente el problema de la comprensión objetiva de la desviación de la trayectoria del pozo y los criterios de control direccional. Es un gran paso adelante basado en investigaciones anteriores y ha atraído la atención de pares nacionales y extranjeros. Para proponer contramedidas técnicas para el control direccional, llevó a cabo una investigación en profundidad sobre el sistema de perforación de fondo de pozo (o "conjunto de fondo de pozo"), estableció la correspondiente ecuación de control dinámico no lineal tridimensional y resolvió con éxito el problema utilizando el margen ponderado. Hemos desarrollado un sistema de cálculo de simulación numérica (software) para los problemas mecánicos no lineales tridimensionales de ensamblaje de fondo de orificio de gran deflexión de flexión vertical y flexión horizontal, que es único en el país y en el extranjero. Al mismo tiempo, también rompió las limitaciones de la teoría tradicional antidesviación estática (basada en la rotación de la sarta de perforación) y propuso una "teoría antidesviación dinámica" basada en el remolino de la sarta de perforación, que proporcionó una base científica para superar el Dificultades técnicas de antidesviación y perforación rápida en formaciones complejas de acuerdo con. Sobre esta base, desarrolló tecnología de software de control y predicción de trayectorias de pozos, que ha sido ampliamente utilizada en Dagang, Jianghan, Sichuan, Xinjiang, Haiyang y otros campos petroleros. Como resultado de su investigación, ha publicado más de 40 artículos académicos y 1 monografía sobre el control de la trayectoria de los pozos. Ha ganado sucesivamente el Premio Especial al Progreso Científico y Tecnológico de la Corporación Nacional de Petróleo de China (nivel ministerial) y el Primer Premio Científico Nacional. y Progreso Tecnológico.
Investigación sobre métodos de evaluación y aplicaciones de características de formaciones realmente perforadas
Con el apoyo del “Fondo de Innovación para Jóvenes y de Mediana Edad de Ciencia y Tecnología del Petróleo” de la Corporación Nacional del Petróleo de China y científicos y tecnológicos. proyectos de investigación, Gao Deli dirigió su equipo de investigación. Llevamos a cabo una investigación teórica y metodológica sistemática y en profundidad sobre la capacidad de perforación y ortogonalidad de las formaciones perforadas, establecimos un modelo de inversión de optimización y un método de cálculo para los parámetros característicos de la formación basados en la información perforada y desarrollamos un modelo correspondiente. Sistema de software de cálculo. Los principales puntos de innovación son los siguientes:
1) Basado en el modelo de interacción entre la barrena y la formación ortotrópica, se propone un método de evaluación de los parámetros característicos de la formación de perforación real y un modelo de inversión optimizado de se establece el índice ortotrópico de formación. Al mismo tiempo, se estableció un modelo de predicción (análisis de series de tiempo) para describir las características dinámicas del proceso de fondo de pozo. Utilizando las características no lineales de la red neuronal y el principio de identificación inversa del sistema, se estableció un modelo de red neuronal para invertir el proceso. parámetros característicos de la formación real perforada.
2) La perforabilidad de una formación se refiere a la facilidad con la que las rocas de la formación se rompen bajo ciertas condiciones de perforación. En el proceso de perforación real, el registro del tiempo de perforación conlleva una gran cantidad de información de la formación, entre la cual los cambios en el tiempo de perforación pueden reflejar mejor el impacto de la perforabilidad de la formación. En vista del problema de la perforación de pozos profundos, se propuso una nueva idea de utilizar el coeficiente de perforabilidad microscópica para caracterizar la perforabilidad de formaciones realmente perforadas, y se estableció un modelo de inversión del coeficiente de perforabilidad microscópica, de modo que la perforabilidad microscópica de las formaciones pueda extraerse utilizando datos del coeficiente de sexo del registro durante la perforación.
3) Analizó sistemáticamente la relación entre la capacidad de perforación de la formación realmente perforada y la velocidad de la onda acústica y los valores característicos del espectro, y estableció una fórmula para calcular la capacidad de perforación y la anisotropía de la formación con base en la velocidad de la onda longitudinal. y propuso una descripción de la capacidad de perforación de la formación. El índice de dimensión de correlación y el índice de Hurst de las características morfológicas de la secuencia de capacidad de perforación pueden describir cuantitativamente las características de la secuencia de capacidad de perforación de la formación y son de gran importancia para la predicción de la capacidad de perforación regional. patrones.
4) Teniendo en cuenta la influencia de la estructura de la broca, las características de la formación, los parámetros hidráulicos y los parámetros de perforación, establezca un modelo de evaluación para la resistencia a la perforación de la formación y el grado de desgaste de la broca, y utilice parámetros personalizados para describir el diente. desgaste y resistencia de la formación durante el proceso de perforación Con base en el efecto de acoplamiento de los cambios de intensidad de perforación, los datos de perforación reales de la nueva broca se utilizan para determinar los parámetros característicos básicos de la rotura de roca de la broca, lo que proporciona una base para distinguir la efectos de los cambios de formación y el desgaste de las brocas. Este método no sólo puede monitorear los cambios de formación y las condiciones de las brocas durante la perforación, sino que también proporciona una base cuantitativa para el análisis posterior a la perforación y la selección de las brocas.
5) Para la evaluación de la presión de formación profunda, con base en el análisis de las características de evolución de la serie temporal de la presión de formación, se discutió el método de establecimiento de un modelo de identificación inteligente de la red neuronal de presión de formación, y un modelo Se compiló un sistema de software de identificación inteligente de presión de formación basado en la caja de herramientas de red neuronal MATLAB. Al mismo tiempo, se estudió y aplicó el "método de resistencia de la roca" para monitorear la presión de poro de la formación durante la perforación.
Con base en los resultados de la investigación anterior, se han publicado y aplicado con éxito en el campo casi 30 artículos académicos. Los dos proyectos ganaron el primer premio del Premio al Progreso Científico y Tecnológico de Beijing en 1998 y el segundo premio del Premio al Progreso Científico y Tecnológico de la Universidad de China en 2000, respectivamente.
3 Investigación sobre mecánica e ingeniería de tuberías de pozos de petróleo y gas
El Dr. Gao Deli recibió financiación de la Fundación Nacional de Ciencias para Jóvenes Académicos Distinguidos en 1998 (Subvención No. 59825115). por sus destacados logros en investigación científica. El proyecto de investigación básica aplicada del Laboratorio Clave de Comportamiento Ambiental y Mecánica de Oleoductos de la Corporación Nacional de Petróleo de China llevó a su equipo de investigación a centrarse en la investigación sobre el comportamiento mecánico y el control óptimo de las sartas de tuberías de pozos de petróleo y gas. Después de más de cuatro años de incansables esfuerzos,
1) Considerar la influencia de diversos factores como la estructura y las propiedades del material, las características de carga, las limitaciones del pozo, etc., estableciendo y resolviendo la ecuación de control diferencial de la tubería. pandeo de la sarta, obtuvimos Las configuraciones de pandeo sinusoidal y en espiral de la sarta de tubería bajo diferentes restricciones del pozo proporcionan la carga crítica para el comportamiento de pandeo por compresión-torsión de la sarta de tubería y la relación entre la deformación axial y la carga de la sarta de tubería (verificado experimentalmente , esto es diferente del supuesto anterior), esto determina la trayectoria posterior al pandeo de la sarta de tubería en el pozo de petróleo y gas.
2) Considerando alta temperatura (>180°C) y alta presión (>100MPa), aplicando la teoría incremental de la mecánica plástica y verificándola mediante experimentos, se obtiene un modelo de cálculo efectivo para la fuerza axial y la deformación de se estableció la cadena de prueba. Se estableció un modelo de cálculo integral para la carga adicional del revestimiento causada por los cambios de temperatura del pozo en pruebas de pozos de petróleo y gas a alta temperatura y alta presión. Este modelo toma en cuenta factores como los efectos de la temperatura del revestimiento, los efectos de expansión, los efectos de pandeo y la temperatura del fluido. efectos de expansión y efectos de compresión de volumen, y es adecuado para calcular cambios de temperatura en la presión de confinamiento de la carcasa y la fuerza axial causada por los cambios.
3) Se propone la teoría de diseño óptimo de sartas de tuberías compuestas para pozos de petróleo y gas bajo condiciones geológicas complejas, que proporciona una base científica de ingeniería para el desarrollo y aplicación de nuevos productos de revestimiento de alta resistencia a la extrusión. Al mismo tiempo, se estableció un modelo de diseño óptimo para sartas de revestimiento compuestas con carga y resistencia del revestimiento como funciones espacio-temporales, así como un modelo de cálculo más preciso para la presión interna del revestimiento, un modelo de cálculo general para la fuerza axial y un modelo combinado. modelo de presión externa que describe la distribución discontinua de la presión externa, formó una teoría avanzada de cadenas de revestimiento compuestas y métodos de cálculo (método de clasificación y detección) y desarrolló un sistema de diseño de optimización completamente funcional (software).
4) Se ha establecido un modelo y algoritmo de cálculo general para la fricción y el torque de fondo de pozo, que considera particularmente el efecto de pandeo de la sarta de tubería de fondo de pozo, de modo que la fricción y el torque de la sarta de tubería en los tres- Las dimensiones del pozo se pueden calcular con mayor precisión. Sobre esta base, se desarrolló un sistema (software) de cálculo de torsión y fricción en el fondo del pozo completamente funcional.
Con base en los resultados de la investigación anterior, se han publicado más de 40 artículos académicos, que se han aplicado con éxito en la prevención de daños en la tubería de revestimiento de yacimientos petrolíferos, ingeniería de pozos de alcance extendido e ingeniería de pozos profundos de alta temperatura y presión. Dos de ellos han obtenido premios provinciales y ministeriales al avance científico y tecnológico respectivamente.