油田地面注水系统规划技术研究

油田地面注水系统是油田注水系统的重要组成部分,其规划关系到整个系统的投资和运行成本。对于油田地面注水系统的规划技术进行了研究,采用分级优化的策略,将整个系统的规划问题分解为注水支线管网的规划和注水干线管网的规划两部分。在注水支线管网的规划中,提出了以系统投资和系统可靠性为目标的数学模型,并对模型进行了求解。针对注水干线管网的特点,通过对注水站站址的优选、主干线的走向及干线与支线交点的确定,在满足工艺要求的条件下,实现对注水干线管网的优化。使管线费用达到最少。     

基于改进粒子群算法的油田注水管网优化设计

注水采油是我国陆上油田主要的采油方式之一.在油田地面工程投资中,注水管网投资占有很大比重.为节约投资成本,采用改进粒子群优化算法对管网布局数学模型进行求解,求得管网优化的最短路径.在改进算法中通过标准差判断算法是否陷入局部最优,引入遗传算法中的选择交叉操作以增加粒子多样性,从而跳出局部最优,加快收敛速度.研究实例表明,改进粒子群优化算法优于基本粒子群算法.     

不同油藏区块注水系统能耗指标体系的构建

针对目前油田注水系统缺少地下系统能耗评价指标,且地上系统能耗指标不完善的问题,从不同油藏类型、区块注水效果角度提出了注水地下系统的能耗评价指标。研究了主要的储层参数——渗透率、孔隙度、饱和压力、地层水矿化度等与地面注水系统重要参数标准单耗的关系,综合了地面注水和油藏注水与采收效果评价体系,以注水能耗替代注水量,实现油田开采效益最大化;新增了站效、管网能量利用率为注水地上系统的能耗标杆指标。从而建立了完整的地上地下注水系统的评价指标体系,综合评价了整个注水系统的能耗现状。为衡量注水系统能耗状态提供了具体完整的标杆指标。     

大型注水系统注水站合理排量的确定方法

大型注水管网系统结构复杂 ,涉及的井点、管网节点多 ,且压力、流量互相耦合 ,注水站排量合理分配难度大。以流体力学基本理论为基础 ,利用“压力谷”的性质 ,根据注水管网特性 ,建立了注水管网的基本模型 ,并在满足注水量和管路阻力损失最小的前提下 ,给出了一种确定大型注水系统注水站设计排量和运行排量的方法。实例计算表明 ,利用该方法调节大型注水系统注水站排量 ,可以使注水站和管网同时达到最优运行状态 ,并且能够科学地计算注水站的设计排量。该研究为大型注水系统的合理设计和优化运行提供了一定的理论指导     

大型注水系统注水站合理排量的确定方法

大型注水管网系统结构复杂，涉及的井点、管网节点多，且压力、流量互相耦合，注水站排量合理分配难度大。以流体力学基本理论为基础，利用“压力谷”的性质，根据注水管网特性，建立了注水管网的基本模型，并在满足注水量和管路阻力损失最小的前提下，给出了一种确定大型注水系统注水站设计排量和运行排量的方法。实例计算表明，利用该方法调节大型注水系统注水站排量，可以使注水站和管网同时达到最优运行状态，并且能够科学地计算注水站的设计排量。该研究为大型注水系统的合理设计和优化运行提供了一定的理论指导。     

一种油田注水缓蚀剂的合成及性能评价

我国的油田主要采用注水开发的方式。注入水通常是采出液中分离的油田污水。由于油田污水水质比较复杂,不同程度的溶解了硫化氢、二氧化碳、氧气等腐蚀介质,回注过程中容易导致设备和管线的腐蚀,从而影响了油田的正常生产。通过加入油田注水缓蚀剂的办法可以有效的防止腐蚀的发生。本文就主要对油田生产实际的需要,选择了适合的缓蚀剂以及衍生生物进行了研究,通过改变其性质,使其适用于油性注水开采系统。     

电弧喷涂防腐铝涂层耐蚀性能研究

利用电弧喷涂工艺在钢铁基体表面全部或部分地喷涂铝涂层,考察了涂层对裸露于腐蚀介质中钢材基体的防护作用,以失重法计算了静态腐蚀速度与动态腐蚀速度,并探讨了腐蚀机理.用扫描电镜(SEM)对铝涂层腐蚀前后的外表形貌进行了观察,并测定了涂层的孔隙率.研究结果表明,当腐蚀介质为NaCl溶液(其质量分数为5.0%)、实验温度为(50±1)℃、介质流速为1 m/s时,铝涂层的动态腐蚀速度为静态腐蚀速度的2倍.裸露于腐蚀介质中的钢铁面积增大,促使阴极去极化过程快速进行,腐蚀速度加快,涂层防护寿命缩短.涂层表面上氧化膜的自愈能力及涂层表面上沉积的白锈具有阻碍铝作为阳极牺牲从而保护阴极的功效.涂层中的贯通孔隙对削弱铝涂层的防护作用,随腐蚀过程进行而逐步减弱.     

油田注水地面枝状管网水力计算

利用节点矩阵的方法,依据流体管路的质量和能量平衡方程式,建立注水系统地面枝状管网水力计算的数学模型,并用多元函数泰勒展开对模型进行线性化处理后求解,最后运用模型进行实例计算.结果表明:该方法具有计算精度高、速度快.编机程序简单等特点,为解决大型枝状管网水力计算问题提供了一种实用可靠的手段,流量和压力计算值与实际值的平均偏差分别为4.1%和2.4%,足以满足工程需要.     

基于管网损失率的注水系统能耗评价

针对目前油田对注水管网能耗评价监测的需求,分析了注水管网系统能耗现状及成因,提出按站出口压力建立评价指标和按泵的额定排量划分建立评价指标这2种方法,并运用大量的现场测试数据对2种评价方法的合理性与适用性进行了反复验证与调整;大量管网数据统计分析表明,管网损失率随着流量的增加先增加后减小,存在最高点,并对此进行了理论推理与分析,确认了其存在的客观性;最后确定增加管网损失率作为注水系统能耗评价指标,并给出了评价方法和具体的评价标准数值。该指标可综合评价注水系统的管网能耗,可依此指导管网的运行与改造。     

腐蚀铸铁管中饮用水水质变化规律试验研究

为了研究管网腐蚀、管垢对供水管网水质的影响,以28 a DN350无内衬灰口铸铁管为对象开展了腐蚀饮用水管道中水质变化规律的试验研究.研究表明:腐蚀管道中浊度、总铁等水质指标随水力停留时间的增长而增加,且总铁与浊度呈良好正相关关系,水中铁质量浓度升高取决于水中悬浮态铁的升高;且以上指标的变化均与水流速度有关,当水流速度大时,管中水质变化加速;用扫描电子显微镜(SEM)对C市供水管道腐蚀瘤结构进行微观形貌分析,可以将腐蚀瘤分为表面层、硬壳层和内核层3层;采用能量分散光谱法(EDS)和X荧光光谱仪(XRF)对腐蚀瘤化学成分进行分析,腐蚀瘤主要组成成分为铁的氧化物,即α-FeOOH,γ-FeOOH和Fe3O4.以上结果表明:管道腐蚀瘤的物理形态和力学强度易受水力条件的影响,其腐蚀成分在水流扰动下容易脱落释放,是导致管网水质二次污染的重要原因.     

水化学因素对集输管线腐蚀的影响

用电化学方法研究了水化学因素对套管钢在模拟油田水中腐蚀的影响，包括亚硫酸钠除氧效果、溶解氧浓度、氯离子浓度、介质温度对腐蚀的影响，得出了将腐蚀速率控制在石油部行业标准ＳＹ５３２９—８８中规定的腐蚀速率的临界溶氧浓度、氯离子浓度和温度值。     

大口径输油管道腐蚀及防腐层失效分析

对“庆—哈”输油管线管体进行腐蚀漏磁检测,管线腐蚀属于氧去极化腐蚀,主要形式为局部腐蚀。测试了管线经过地段土壤的土壤电阻率和管地电位等,土壤属于强腐蚀类。管线焊口部位的裂纹及残余应力及管道在穿、跨越附近侧下方土壤的氧浓差电池是引起穿孔的主要部位,而防腐层破损加上杂散电流作用是引起防腐层开裂主要原因。     

地面注水管网腐蚀防护措施研究

针对大庆采油一厂介质腐蚀机理、腐蚀特点,开展了缓蚀剂、涂层、阴极保护等防护措施研究.通过技术经济对比分析得出:复合脂肪胺型缓蚀剂性能好,缓蚀剂投加剂量为80 mg/L时,缓蚀率达到96.7%,且该缓蚀剂的水溶性好;环氧酚醛类涂层性能较佳,阻抗终值在107 Ω·cm2以上;阴极保护效果较好,被保护体电位均在-0.85V以上,达到保护电位.     

基于双流体模型的人工煤气管道腐蚀预测

人工煤气管网中广泛存在的多相流动腐蚀是造成人工煤气管道减薄的主要原因。针对现有检测技术难以检测输送复杂介质管道的剩余壁厚的问题,以昆明市燃气管网为例,基于双流体模型进行人工煤气管网的多相流动分析,采用实验与理论研究相结合的方法,确定了人工煤气管道的腐蚀特征,计算得到管道的腐蚀情况,结果表明：管道腐蚀程度主要与持液率和CO₂分压相关;采用多相流动仿真模型平均腐蚀速率为0.054 3 mm/a,全动态多相流模拟的腐蚀预测结果存在明显误差;建立的人工煤气管网腐蚀速率预测模型误差平均值为8.9%,优于全动态多相流模拟多相流腐蚀预测结果。     

模糊神经网络和多传感器数据融合的系统设计——海底管道腐蚀监测系统

系统利用三组超声传感器和漏磁传感器获取原始信息,对多路原始信息进行小波变换和频谱分析,提取时域、频域的多种不同属性参数,并从中选择与输油管道腐蚀程度相关度大的特征参数。采用模糊神经网络多传感器数据融合方法,监测海底输油管道的腐蚀程度,可以在很大程度上提高对输油管道腐蚀程度的检测精度。实验结果表明了该方法的有效性和可行性。     

基于改进BP神经网络算法的管道缺陷漏磁信号识别

海底管道漏磁检测信号处理的主要任务是根据霍尔传感器检测到的缺陷漏磁信号来识别缺陷的形态参数．根据漏磁检测原理设计了相关的漏磁检测电路，通过提取信号的主要特征量，利用Levenberg-Marquardt算法在对常用BP神经网络改进的基础上应用其来识别缺陷的尺寸参数，给出了BP神经网络各层数的确定及权值、学习率的调整方法和相应的漏磁信号数据处理过程．漏磁检测数据处理实验表明，该缺陷识别BP神经网络系统具有逼近精度高、收敛速度快等特点．     

管道油流携水系统的界面分布

成品油管道低洼处积水引起的腐蚀产物堵塞管道事故严重威胁管道的正常运行,为研究管道中油流携水作用机制,从试验、理论两个角度对油流携水系统的特性进行研究。以柴油和水为介质,在内径27 mm的水平-上倾管流试验系统上对上倾管段0.5 m位置处的出水量以及临界油相流量(出水量不为零时的最小油相流量)进行测量,同时根据试验模型,基于油水两相动量方程和光滑分层流稳定的条件,建立水相厚度梯度的计算模型,对水平测试段中相界面分布进行分析,对出水量以及临界油相流量进行预测。结果表明:新模型能很好地预测两参数的变化;在油流携水系统中,油相处于层流状态时,建立的水相厚度梯度模型能很好地预测相界面分布。     

气液环境下注氮气井管道腐蚀因素和机理研究

塔河油田注氮气后油井井口及井下管道取样观察有冲刷及点蚀现象,地面单井管道也出现注气后腐蚀穿孔情况。为了研究注氮气井管道腐蚀影响因素及机理,在对注氮气工艺、介质及生产工况分析的基础上,对氧分压及含量、流型流态及酸性气体分压比参数计算分析,研究了氧、氯离子、流型流态、酸性气体因素对管道腐蚀的影响,结合腐蚀产物XRD衍射特征及腐蚀形貌VRD镜像特征分析,研究表明注氮气井不同生产过程不同部位的管道腐蚀机理存在明显差异性。在注气过程中,井口及井下管道腐蚀主要受氧和流态的影响;在注气后的生产过程中,地面单井管道腐蚀主要受氧和酸性气体的影响。氯离子是点蚀发生的催化剂;其中前者的腐蚀机理为相互促进的氧的电化学腐蚀与冲刷腐蚀,后者的腐蚀机理为氧的电化学腐蚀为主,并促进了酸性气体的电化学腐蚀进程。两者腐蚀机理差异性受溶解氧扩散过程控制。     

基于灰色理论的含腐蚀缺陷油气管道剩余寿命预测分析

含腐蚀缺陷油气管道剩余寿命预测是管道完整性及安全性评价的重要组成部分.以灰色理论的基本模型为基础,提出了管道剩余寿命预测的一种方法,包括预测腐蚀速率的基本步骤以及根据腐蚀速率预测剩余寿命的基本方法,为油气管道腐蚀检测周期的确定提供了一种依据.     

塔河油田点蚀测试及评价技术应用

 系统分析了塔河油田点蚀测试和评价技术的特点及存在的问题。通过引进3D点蚀测深仪及改进点蚀评价方法,对塔河油田不同区块的点蚀状况进行评级。对地面生产系统管道开展了腐蚀规律分析、缓蚀剂防护及新材质抗腐蚀效果现场评价,得出塔河油田主力区块单井及油气混输管道CO₂/H₂S环境与点蚀速率的关系:在介质流体温度为50~70℃条件下,点蚀速率为P_CO2/P_H2S的多项式函数,呈波动规律分布。评价了单井管道及集输管道的缓蚀剂工艺防护效果,结果表明:对于布站较多的长距离集输管道应采用分段加注缓蚀剂方式防护,管道中段缓蚀率较高;布站少或距离较短的管道应采用端点加注缓蚀剂方式防护,从管道起点到末端缓蚀率升高;其中,TH10244单井管道采用"清管器+缓蚀剂"预膜防护工艺后缓蚀率高达70%。研究表明新材质(BX245-1Cr)挂片在地面集输系统试验管道中较20^#钢挂片点蚀速率下降了43.7%。