蒸汽喷射泵稠油举升参数优选

蒸汽喷射泵是以水蒸汽代替普通喷射泵的动力液为原油举升提供能量,并可用来提高井筒内原油的温度。根据热力不原理和井筒举升理论,研究了井底流压和喷射泵喷嘴组合变化时井筒压力、温度和干度的变化规律。研究结果表明,在注入蒸汽干度一定的情况下,油井产液量越高,所需蒸汽量越大;在油井产量相同的情况下,井底流压越高,所需蒸汽量越少;利用同心管注蒸汽比用平行管注蒸汽所需的蒸汽量少。     

多元热流体在井筒中的流动与传热规律

建立高温烟气与水的热交换模型以及多元热流体在井筒内流动传热的温度场、压力场计算模型,计算含过热蒸汽和两相流状态的多元热流体在不同井深时的温度、压力以及其他参数。结果表明:随着井筒深度的增加,多元热流体的温度、压力均有所降低,并在某一深度多元热流体中水蒸气开始凝结,进入两相流状态,与纯蒸汽注入相比,其热损失量小,干度下降慢,在井底干度较大;井口注入温度越高、压力越小、流量越大,多元热流体的压降、温降幅度越大,热损失量越小;随着注入温度的降低,环空介质导热系数和注汽流量的增大,多元热流体干度的变化越早或过热度降幅越大,而注入压力对干度的影响有一个最优点,此时蒸汽在井底干度最大。     

井筒重力热管室内实验与矿场试验研究

利用重力热管的高效传热特性,将其应用在井筒流体加热过程中,分析了重力热管加热效果的外部影响因素。结果表明,重力热管在不消耗额外能量的条件下,利用深部流体能量提高井筒上部流体的温度,能起到均衡井筒温度场的作用,进而改善井筒温度分布剖面。室内实验表明：工质类型、工质充液率、真空度对重力热管的传热效果有很大影响。矿场试验表明：在适当的条件下,能够将原油温度加热到原油凝点以上,降低原油粘度,改善原油流动性,井底抽油杆载荷,满足生产实际的要求;重力热管加热过程受井底温度、热管下入深度、油井产液量以及原油物性等因素的影响,随着井底温度、热管下入深度、油井产液量的增加,重力热管的传热效果变好。     

合理注采井数比与合理压力保持水平的确定

遵循最大产液量目标及注采平衡的原则,在确定合理井网密度的基础上,根据油井产液指数、生产井最小井底流压、水井吸水指数、注水井最大井底流压,建立了同时确定合理注采井数比、合理压力保持水平、合理生产压差、合理注水压差、最大产液量、油井合理产液量和水井合理注水量的数学模型.应用实例表明模型实用、可靠.     

水平井注蒸汽非稳态传热与流动分析

水平井注汽采油在稠油开采过程中得到广泛的应用,建立热采注汽过程中水平井井筒-储层耦合的非稳态传热与渗流模型,利用数值方法研究注蒸汽阶段的油、水、汽在井筒和油藏中三相非稳态流动与传热规律,分析井筒内积存原油对蒸汽推进的影响;同时计算分析湿蒸汽参数沿水平井段变化特点。研究结果表明:新建模型揭示了井筒内蒸汽前沿推进机制;在注汽速度8 t/h、注汽干度0.7时,注汽5 d后井筒内积存原油被驱替;受井筒内蒸汽流量变化和井筒与油藏热交换影响,湿蒸汽比焓(或干度)从水平井跟端到趾端下降较快;随着注汽速度和注汽干度的增大水平井吸汽段长度增加。     

超稠油双管泵下掺蒸汽井筒加热降粘举升工艺

根据传热学和两相流原理,建立了超稠油双管泵下掺蒸汽井筒加热降粘举升过程中蒸汽与产液沿井筒传热与流动的热力学模型。计算了蒸汽与产液沿井筒的温度分布和压力分布,进行了抽油杆柱受力分析与抽油杆柱设计。运用该模型对辽河油田一口井的超稠油双管泵下掺蒸汽井筒加热降粘效果进行了分析计算,结果表明,只要加大掺汽量或提高蒸汽干度,该项工艺可用于超稠油开采。这一结果为避免抽油杆柱的断脱提供了分析依据。     

稠油水平井平行双管注汽井筒参数计算模型

考虑到传统单管蒸汽注入模型的局限性,利用热传递理论,建立平行双管稠油水平井的井筒参数计算模型以及蒸汽回流模型,并采用节点分析方法进行求解。采用蒸汽回流模型对水平段封隔器的封隔情况进行了模拟,从而对稠油双管注汽水平井的实际验封过程进行分析。结果表明:与传统的单管蒸汽注入方式相比,平行双管注汽具有明显的优势,与单管注蒸汽过程相比,双管注汽可以提高注汽井井底蒸汽干度0.1以上。平行双管注汽的井筒沿程蒸汽参数与双注汽管的注汽方式、注汽参数以及管柱尺寸等有较大关系,井口蒸汽干度与注汽速率对井筒热损失程度影响较大;双管注汽的井筒蒸汽干度主要损失于水平段,主注汽管水平段管柱的尺寸应尽可能的小。     

海上稠油油藏蒸汽吞吐注采参数正交优化设计

以渤海油田某稠油油藏为典型区块,根据海上油田特点建立基础方案,运用正交试验设计和数值模拟方法对该区块蒸汽吞吐过程中的注汽强度、注汽速度、井底蒸汽干度、蒸汽温度、焖井时间和产液速度进行研究,并采用直观分析法和方差分析法对试验结果进行分析。结果表明,该区块蒸汽吞吐的最优生产方案为注汽强度为20t/m,注汽速度为250m3/d,井底蒸汽干度为0.5,蒸汽温度为340℃,焖井时间为5d,产液速度为200m3/d,并得到了各注采参数对开发效果的影响程度大小依次为注汽强度井底蒸汽干度产液速度注汽速度蒸汽温度焖井时间。该结果对于海上矿场蒸汽吞吐注采参数的优化具有一定的指导意义。     

水平井注蒸汽传热和传质分析

利用质量守恒、动量守恒和能量守恒的原理.推导了水平井注蒸汽过程中.水平井段内汽液两相变质量流的数学模型,并用数值解的方法计算了水平段内蒸汽质量传递和热量传递的规律.结果表明,在注汽参数一定的情况下.水平井段各处吸入蒸汽数量和热量并不相等.蒸汽压力沿井筒变化不大.但干度变化较大.一定完井条件和油藏条件下.随注汽参数的改变。会有三种情形发生:(1)蒸汽只能达到水平井的上半部而不能到达井底;(2)蒸汽刚好到达水平井的井底;(3)蒸汽到达井底后仍有剩余.为了充分利用水蒸汽.因此.必须保证蒸汽注入参数、井结构和油层的互相协调.提出了通过布孔来实现水平井均匀吸汽的建议.并提出了布孔设计方法.     

蒸汽喷射泵举升稠油参数设计

应用气液两相流理论与传热学原理,建立了蒸汽喷射泵采油井井筒和油套环空中流体流动及传热耦合模型,以渐缩式喷嘴中蒸汽流动规律为基础,建立了以湿饱和蒸汽为动力液的喷射泵举升特性方程,应用节点分析方法,以井下喷射泵出口为求解点,形成了一套完整的蒸汽喷射泵采油工艺参数设计方法.计算结果表明:喷嘴喉管面积比相同时,引射系数增大,泵排出口压力降低;引射系数相同,减小面积比,泵排出口压力降低.     

注CO2采油井油管柱腐蚀速率预测

针对注CO₂采油井生产中油管柱存在的腐蚀现象，开展了注CO₂采油井不同阶段的油管腐蚀规律研究。对油管柱CO₂腐蚀进展进行了概述，基于动力学原理与金属的电化学腐蚀理论，考虑油气生产过程的产液量、含水率、井口温度、生产压差、流体流速等因素，得到油管内温度压力分布，研究了CO₂采油井油管腐蚀速率预测方法。对实例井的油管柱腐蚀速率做出了预测，并开展主控因素下油管柱腐蚀速率随时间、井深的变化规律研究。结果表明，在整个吞吐周期中，油管腐蚀主要发生在生产阶段。腐蚀情况预测结果与现场实测腐蚀情况吻合较好。     

蒸汽吞吐井流入动态研究

根据蒸汽吞吐井的生产特征,建立了广义流入动态关系的合理性边界条件,确定了其涵盖性特征。以油藏数值模拟为手段,对蒸汽吞吐井弹性开采过程中注汽参数的敏感性进行了分析,结果表明周期注汽量、蒸汽干度和采液速度是影响蒸汽吞吐效果的主要因素。以国内几个主要稠油油田的油藏及蒸汽吞吐井动态为基础,建立了不同类型的油藏和油井蒸汽吞吐的流入动态关系。不同类型油藏和油井的蒸汽吞吐流入动态具有相似特性,即都具有油井产能关系的线性特征、油藏平均压力随累积采注比（ＰＩＲ）变化的线性特征、极限产液量随ＰＩＲ变化的幂指数型特征、井底温度随ｌｎ（ＰＩＲ）变化的逻辑斯蒂函数型特征和含水率随ＰＩＲ变化的指数型特征等。将研究结果与草平１井第二周期的矿场实际生产资料进行了对比,两者基本吻合     

一种喷射泵系统装置和工艺参数的优化匹配方法

以喷射泵系统在给定的工作条件和井底流动压力变化范围内,在满足生产要求的前提下,平均工作效率最高为目标函数,取喷嘴—喉管面积比、地面泵功率和压力、油管尺寸共四个设计变量,从喷射泵复杂的迭代计算过程中确定出气蚀、系统工作性能等限定的十二个约束条件,建立系统优化模型。用约束非线性混合离散优化方法对喷射泵系统装置进行优化匹配。该优化匹配方法可为工程前期系统装置的总体规划和匹配提供理论依据。     

冀东油田深层油藏注氮气井管柱及井口装置设计

冀东油田高5区块具有油藏压力高、注气井斜度大、管柱下入深等特点。根据该区块目前的注气井井身结构、地面设施状况和注气增效要求，设计了笼统注气的管柱结构方案。利用冲蚀模型优选油管尺寸，并按照不同工况条件开展高温高压动态腐蚀模拟实验，探究注氮气井的井筒腐蚀机理，确定各因素对腐蚀速率的影响。最后对管柱的剩余强度和服役寿命进行评价。结果表明，选用ϕ73 mm、13Cr油管作为笼统注气管柱能够应对注氮气产生的冲蚀、氧腐蚀等影响，并有着良好的服役寿命。配备地面安全阀等安全装置，可以大大降低高压注气井存在的安全风险。该设计方案能够满足冀东油田深层氮气驱的生产需要，具有广泛的应用前景。     

空心杆掺稀油深层稠油举升设计方法研究

对稠油粘温关系和深井举升工艺进行了研究 ,结合实验室掺稀油降粘效果研究结果 ,对空心杆泵上和泵下掺稀油举升工艺的可行性进行了研究。计算结果及现场生产表明 ,空心杆掺稀油举升工艺能有效地改善井筒流体流动条件 ,保证油井以一定的产量进行稳定生产。空心杆泵下掺稀油能改善泵吸入口处原油的流动性 ,但对泵的实际排量有影响 ,且影响生产压差。空心杆泵上掺稀油没有解决原油进泵阻力大的问题 ,因此在泵吸入口处原油应具有较好的流动性。     

复杂力学环境中完井管柱屈曲行为及其防控措施

复杂力学环境中完井管柱由于处于超高温、高压的环境下,容易发生管柱屈曲,大大影响了管柱的服役寿命.基于弹塑性力学理论建立了实际井况下油管柱屈曲行为分析的有限元力学模型,并在此基础上分析了复杂力学工况下管柱的屈曲形态、横向位移等,再针对加扶正器、优化产量以及伸缩管的设计等缓解管柱屈曲措施对管柱屈曲行为的影响程度开展了研究.结果 发现:在苛刻工况下,油管柱底部易发生较为复杂的屈曲,从井深5 500 ～7 300 m井段的油管柱产生了螺旋屈曲的构型,整段屈曲段长达2 400 m;本文工况下,伸缩短节数达到6个后,全井段油管柱的屈曲段长度和管柱弯曲应力的减小速率大幅降低,伸缩短节的个数对管柱屈曲及弯曲应力影响大幅减弱.对于复杂环境下气井工况而言,控制产量对管柱屈曲行为改善最为明显,其次为扶正器设计,为提高油管柱寿命及气井完整性提供了技术支撑.     

R油藏改建地下储气库单井注采能力分析

单井注采能力分析是改建地下储气库优化单井产能参数的一项重要研究内容。以R油藏建库为研究对象,采用节点分析方法,模拟计算管流动态。根据协调点、冲蚀临界流量、携液临界流量以及地层压力、地层破裂压力和地面压缩机额定功率的边界限制分别预测了不同油管尺寸的采气能力和注气能力。为合理选择完井油管尺寸和在注采过程中控制井口压力提供了参考。研究结果表明：R油藏改建库采用国际上目前普遍采用的184.2mm油管,其采气能力在185×10⁴～390×10⁴m³/d,注气能力在25×10⁴～295×10⁴m³/d。     

故障工况下有杆泵采油系统运行特性及示功图研究

根据井液进出泵筒速度及泵筒内井液压力变化规律分别建立正常工况、气体影响、漏失影响和供液不足等工况下的泵阀运行特性模型,并与杆管液动力学模型进行耦合,形成故障工况下有杆泵采油系统的仿真模型及对故障工况下的有杆泵采油系统运动特性的仿真分析。结果表明:仿真结果与现场实测地面示功图具有良好的一致性且预测产液量平均误差低于6%,验证了故障仿真模型的准确性;碳纤维混合杆柱相对于钢杆采油系统示功图载荷绝对值较小,加载和卸载线较长,谐波个数较少且平滑;气体影响、游动阀漏失会减小加载完成时抽油杆柱的谐振,供液不足、气体影响和固定阀漏失会加剧卸载完成时抽油杆柱的谐振;基于该故障仿真模型可获得碳纤维抽油杆等新型抽油杆故障工况下的示功图图库。