含气抽油机井套管气释放时机的确定

以含气抽油机井生产系统为研究对象，在分析其工作状况的基础上，根据能量守恒原理，采用节点系统分析方法和多相管流的相关公式，建立了确定含气的油机井套管气释放时机的计算模型，编制了相应的软件并进行了实例计算，结果表明，套管气释放时机可通过井口套管压力值与油井动液面深度的变化关系进行预测，这样就简化了目前现场释放套管气的工作程序，为及时，准确地释放套管气，保证油井正常，高效生产提供了技术方法。     

不同抽油机井系统效率计算模型研究与节能效果

为降低油井生产能耗和提高系统效率,油田应用了多种新型节能抽油机,但缺乏节能抽油机特性与节能效果及其选型理论的研究。为此,基于常规游梁式抽油机、异相型抽油机、调径变矩抽油机、异型抽油机和皮带式抽油机的工作动态特性,建立了不同抽油机的油井地面效率计算模型,并运用抽油杆柱纵向振动的一维有阻尼波动方程,以悬点运动规律和井下泵的受力状况为边界条件,建立了抽油机井地面功图与泵功图的计算模型;井下举升效率和系统效率计算模型。研究不同抽油机井的系统效率和节电率,分析了不同井液黏度和不同下泵深度对抽油机井系统效率的影响。结果表明,与常规游梁式抽油机相比较,其它四种抽油机都能达到提高系统效率和节电节能的目的,其中皮带式抽油机的系统效率为最高,相对于常规游梁式抽油机井提高9.06%,节电率为22.36%;随着井液黏度的增大,油井生产系统效率均降低,皮带式抽油机井的下降幅度较小,适合于稠油井的应用;抽油机井存在油井生产系统效率最高的合理下泵深度(或合理沉没度)。     

利用综合粘度因子评价系统效率

抽油机井系统效率反映了油井对能量的利用程度,准确地评价抽油机井系统效率是有效衡量有杆抽油系统性能的关键。根据油井耗能的重新分析,提取了原油粘度、含水率、气油比3个显著的影响因素。利用数据拟合和0~1数值规范化处理方法根据其内在关系把三者整合成综合粘度因子,并通过定义新变量——无因次气油比与效率实现率,构建了抽油机井的系统效率评价模型。得到了系统效率评价图,作为确定抽油机井系统效率理论上、下限的基本方法。提出的模型在某油田进行了初步应用,得到的系统效率与实测效率基本吻合,为下一步是否采取优化措施以及各井的优化顺序提供了理论基础。     

基于长短时记忆神经网络的抽油机井故障智能预警

准确预测抽油机井故障对油田生产具有重要意义。针对新疆油田某区块抽油机井故障情况,统计了500口油井的生产数据,明确了结垢、结蜡、杆管腐蚀、杆管疲劳、杆管偏磨5种引发抽油机井故障的主要因素;基于长短时记忆神经网络(long short-term memory networks, LSTM),构建了油井故障智能预警模型;筛选出影响油井故障的14种特征参数进行小波降噪处理,借助自适应矩估计算法对模型进行训练与测试。研究结果表明,模型预测准确率为96.81%,能够为油田提供较为准确的抽油机井故障预警信息。     

抽油机井参数优化的粒计算方法

针对油气生产中的抽油机井参数优化问题，开展了一种基于抽油机井生产调控、维护措施数据的抽油机井生产参数优化的粒计算方法研究，研究中采用了粒计算、代价敏感粗糙集及推荐系统等机器学习方法。首先，利用决策树建立基于时间、空间及业务层次等抽油机井数据的多粒度融合模型；然后，利用代价敏感粗糙集定义与抽油机井业务相适应的代价敏感评价模型；最后，在代价约束条件下，设计基于域感知因子分解机的抽油机井生产核心参数及维护措施推荐模型。在实际的油气生产数据上进行不同粒度的对比实验，可以发现由粗粒度到细粒度调整抽油机井的生产参数，其生产核心参数优化的推荐准确度先是逐渐增加，后逐渐下降。说明在参数优化中，需要进行合适的粒度选择。     

基于CNN卷积神经网络的示功图诊断技术

抽油机井示功图能够直接反映油井生产运行的情况,对其进行分析和研究是进行油井工况分析、参数优化最直接、最有效的手段。通过对油井参数及示功图进行数字化描述,结合卷积神经网络技术,建立示功图诊断模型并开发计算程序,实现对抽油机井工况的智能诊断。测试结果表明,该模型对供液不足、气体影响、偏磨、盘根紧等常见工况的诊断识别正确率达到89. 3%,具有较高的诊断精度,为油井工况分析和生产优化的有效技术手段。     

基于系统效率最高的抽油机井合理流压研究

确定抽油机井合理流压是采油工程与油藏工程的重要研究内容。本文建立了以系统效率最高为评价指标的抽油机井合理流压仿真方法,具体包括:基于抽油机井井筒油气水多相稳定流动的泵排出口压力与油井产液量的耦合仿真模型;有效功率的仿真计算方法;基于抽油杆柱轴向振动与悬点示功图仿真的电动机输入功率仿真模型;系统效率与流压、油藏参数、抽汲参数之间函数关系的仿真模型;给定流压条件下系统效率极值的仿真模型;系统效率极值随流压的变化规律以及合理流压的确定方法。仿真分析结果表明:流压对抽油机井系统效率有显著影响,优化流压可以显著提高系统效率;含水率、气油比与饱和压力等油藏参数是影响合理流压的主要因素。     

抽油机井泵效影响因素之主成分分析法

提高抽油机井泵效是油井管理的一项重要工作,由于影响抽油机井泵效的因素很多,不同因素之间相互影响,因此通过某一个或少数几个因素对泵效的影响进行评价时存在一定的局限性。为了科学地确定各个因素的主次关系,避免主观随意性带来的偏差,采用主成分分析法,对影响抽油机井泵效的众多因素进行分析。选取16个原始指标,应用SPSS分析软件进行计算,从中提取了7个主成分,综合分析表明:地层能量、油藏条件、原油性质、生产参数、井身轨迹、管杆泵匹配及抽油机平衡度是主要因素。     

抽油机井系统动态实时分析模型

针对传统示功图测试方法的不足,根据电机直接转矩控制理论和抽油机运动学、动力学原理,建立抽油机井系统动态实时分析模型.该模型根据油井实测电流、电压计算电机的输出扭矩,结合抽油机动力传递过程和减速箱的平衡原理,计算减速箱的净扭矩和油井负荷扭矩,根据抽油机的扭矩因数,计算得到光杆示功图.实例分析表明,油井电参数测量是一种高精度可靠的测量手段,利用所建模型计算得到的扭矩曲线及示功图与现场实际资料吻合较好,很好地反映了抽油机井的运行状况,可实现油井系统动态实时分析.     

基于供排协调的抽油机采油井智能控制系统

抽油机采油井的产量取决于油井产能和抽油泵排量两个方面。根据抽油机井采油供排协调原理,分析油层子系统向井底的供油能力和抽油机采油子系统排出能力之间的协调关系,建立了以保持恒定泵沉没压力为限定条件的供排协调冲次自动调节模型。采用油井工作状况实时监测数据,计算得到沉没压力。根据与设定沉没压力比较的差值大小调节电机供电频率,自动控制冲次,实现油井恒定泵沉没压力条件下的供排协调,从而使采油系统自动适应产能变化,使油井处于稳定生产状态。采用研究的技术能够实现稠油热采井、二氧化碳吞吐井等产能变化油井智能自动调参生产。该技术在油田现场进行了试验,对油井应用实例进行了分析。     

气田高压注水过程中井身应力分布特征的流-固耦合分析

套管对于维持井壁稳定有十分重要的作用。但是在高压注水井中,日益严重的油田套管损坏现象使得套管损坏机理研究已经成为当前油气田注水急需解决的问题。以四川盆地中部气田水回注井的井筒为分析对象,建立了考虑注水压力、岩石孔隙压力及三维地应力的仿真模型,将井筒分解为由地层、水泥环、套管和射孔段组成的整体系统,在不同注水压力条件下,分别对套管、水泥环、地层岩石的应力场分布进行了流-固耦合体的有限元模拟计算。根据计算结果,可分析各组成部份的应力变化特征,从而得出注水井的安全注入压力,对于防止套损及水泥环、地层破裂现象具有重要指导意义。     

互相关函数法在定位射孔深度上的应用

油气井射孔深度校深技术是保证油气井完井精确射孔作业的前提。射孔作业利用油气井储层的自然放射性伽马校深和油套管接箍传统校深方法,随着油气开采时间延长,井下伽马放射性的减弱和油套管接箍的破损,射孔校深测量的这两路信号往往被井下噪声煙没,有效信号特征不明显,直接依靠传统的幅度识别法,会带来较大的射孔精度误差,甚至造成误射孔事故的发生,已无法满足薄储层精确深度射孔的需求。基于信号互相关函数法计算原理,将标准的接箍信号和伽马信号与射孔校深采集的对应信号进行互相关运算,压制背景噪声,突出有效信号,实现射孔精确校深的目的。现场应用表明,该方法校深技术简单,能够满足现场一次作业实现实时校深和射孔完井的目的,具有一定的实际应用价值。     

页岩气井EUR快速评价新方法

页岩气井通常采用控压进行生产，这既可降低储层应力敏感效应，又可改善气井生产效果，提高气井最终可采储量（EUR）。同时，频繁变更工作制度又会导致气井生产数据波动剧烈，给准确预测气井EUR带来了新的挑战。因此，通过对现有气井生产数据处理方法的综合分析，首先，开展了变工作制度下波动数据降噪方法的研究，结果表明双对数坐标系下的压力规整化产量-物质平衡时间图版能使波动数据得到有效的收敛；然后，基于降噪处理后的数据形态特征，建立了页岩气井EUR评价新模型，提出了一套页岩气井EUR评价新方法。实例分析表明，新方法与经典方法的评价结果相近，确保了新方法的可靠性；同时，新方法操作更简便，计算更高效，避免了经典方法中参数多、拟合难的问题，可更加快速地完成页岩气井EUR评价。     

处理天然气溢流时如何控制关井套压

文中推导了关井条件下天气然溢流许可不膨胀上升高度的计算式以及在许用套压下控制天然气溢流膨胀上升时应放泥浆量的计算式。     

深水环空圈闭压力的破裂盘泄压控制模型

井筒高温流体在生产过程中,向密闭环空传热引起的环空圈闭压力上升现象是深水油气开采面临的主要问题之一。为了保障井筒安全,结合深水油气井的生产实际,基于拟稳态传热以及耦合压力体积的环空压力计算方法,建立了多环空圈闭压力预测模型。根据破裂盘工作原理,建立了由内向外和由外向内的破裂盘打开阀值确定方法。以西非某井为例,对生产过程中井筒温度和环空压力进行预测。套管强度校核结果表明,正常生产过程中,表层套管和技术套管存在胀破风险;在生产套管的环空泄压或者掏空后,生产套管存在挤毁风险。采用破裂盘技术后,各层套管均满足校核的要求。因此,破裂盘技术可有效实现套管的保护,对深水油气资源安全开采具有重要意义。     

微环隙带压对套管可靠性的影响

页岩气开发目前仍存在诸多问题,水平井分段体积压裂中套管失效是其中之一.基于弹塑性力学原理和平面应变问题求解方法,应用ABAQUS软件建立了微环隙带压下套管受力和位移的有限元计算模型.应用该模型进行了算例分析和现场验证,并分析了施工压力、套管的几何及物理参数等可控因素对套管可靠性的影响.研究表明,套管本身强度足以应对正常设计方案中的受力情况,然而微环隙带压等特殊事件会导致套管失效.另外,套管压力和微环隙压力共同对套管可靠性产生影响,两者差值越小套管可靠性越高.而对于套管的弹性模量和壁厚来说,数值越大,套管可靠性越高.结合模型和影响因素分析,建立了一套工作流程作为控制方法,使得在压裂设计阶段,可以对现有设计方案进行优选及改进,从而能够在存在微环隙带压的恶劣情况的实际作业中,保护套管的可靠性.     

海上油气井油层套管井口装定载荷设计

综合考虑钻完井和投产采气过程未固井段套管强度和稳定性问题,提出一种海上油气井油层套管井口装定载荷设计方法,建立多层管柱耦合系统计算力学模型,确定钻完井过程套管轴向载荷计算方法,综合考虑温度场、压力场和压力端部效应给出投产采气后套管轴向载荷计算公式,并以中国南海某气田为例进行油层套管井口装定载荷设计。结果表明:套管强度不是限制海上油气井油层套管井口装定载荷设计的因素,投产采气过程底部油层套管的稳定性是油层套管井口装定载荷设计的重要因素;当设计极值产气量小于特定值时,油层套管井口装定载荷为油层套管未固井段重力,当设计极值产气量大于特定值时,随着设计极值产气量的增大,油层套管井口装定载荷增大,但增大的幅值逐渐减小。     

水泥返高对气井持续环空压力的影响与分析

持续环空压力由气井井筒完整性遭到破坏引起,现有防治措施存在一定的局限性。为探究通过水泥返高调控持续环空压力的可行性,用一维不稳定渗流描述气体在水泥环中的运移过程,建立了基于物质守恒和体积守恒的含液环空持续环空压力计算模型,并给出了迭代求解方法。分析表明:持续环空压力随时间的增加而上升,降低水泥返高能够降低持续环空压力的上升速度和极限值;持续环空压力极限值与水泥返高呈线性关系,并且随着环空液体密度的增加而降低;可以通过降低水泥返高把环空压力极限值控制在环空最大允许压力以下。     

水泥浆胶凝期间套管柱受力和形变规律

套管柱注水泥结束后 ,由于水化热的作用使水泥浆在胶凝过程中产生升温现象 ,并随之失重。温度、压力的共同作用会使套管柱发生很大的形变。随着水泥的固化 ,这种形变也会被固结在水泥封固段内 ,影响其使用性能。在调研大量资料的基础上 ,利用数值计算方法得到了水泥胶凝过程中温度变化的动态数据。对某油田实测数据进行了统计分析 ,得出了水泥浆失重时的压力计算公式。根据有限元理论 ,推导出套管段长度与温度、压力、水泥及套管表面剪切应力之间的关系式。在此基础上 ,计算得到了水泥浆胶凝过程中套管的动态变化。     

深水井环空圈闭压力管理方案研究

除油套环空外,深水油气井套管环空圈闭压力无法释放,易造成套管挤毁等事故发生,需对环空圈闭压力进行管理,保障油气井生产安全。计算深水井在温度差下的环空圈闭压力,优化分析适用于深水的环空圈闭压力防治方法,结合管柱强度校核标准,建立深水井套管柱强度校核方法,最终形成环空圈闭压力管理设计方法。对于深水油气井,适用的圈闭压力防治方法为A环空压力释放、通过地层进行压力释放和套管外安装可压缩泡沫;考虑环空圈闭压力时,套管柱强度优选应同时采用平衡法和非平衡法进行套管强度校核;综合考虑防治方法和油套管强度校核结果,最终确定A环空圈闭压力控制范围,深水井环空圈闭压力管理方案研究对深水油气井安全高效开发提供技术支持。