振动信号分析用于出砂监测方法有效性研究

 海上稠油油田的适度出砂开采技术需要一种有效的实时出砂监测系统用以监测出砂信号,目前使用的出砂声测法和ER法都存在不同的问题。声测法目前主要用于气井和稀油油井出砂检测中,而ER法则存在寿命短、监测延迟等问题。因此,提出了可以利用流体中的砂粒撞击管壁产生的振动信号作为出砂监测的新思路。为了验证这一方法的有效性,在实验室内建立了一套用于模拟油井出砂的实验装置,系统中主要采用压电式加速度传感器接受砂粒撞击的振动信号,后期采用滤波、放大等动态信号的处理方法来处理;实验中利用高粘度的齿轮油模拟稠油流体,用柱塞泵、加热搅拌器来实现油井生产的出砂状况。实验采用60目砂样石英砂粒,室温下粘度为130mPa·s的稠油,实验过程中温度从室温逐渐增加,每5℃一个点,到70℃,含砂量从无砂加到0.8%,实验过程中通过不断搅拌保持砂粒在流体中的悬浮和均匀。通过对采集到的数据进行功率谱分析,试验结果表明,将振动信号用于出砂监测有效性很好。     

一种能有效监测稠油出砂信号的室内实验装置设计

稠油油井生产的适度出砂开采技术需要一种有效简便的出砂实时监测方式来监测油井生产的出砂状况。油井的过度出砂能严重损坏设备,影响生产。国内目前油井的出砂监测方法主要包括出砂声测法和电阻法,但是这两种方法对于稠油的出砂监测都存在一些问题。因此,实验室内设计了一种用于稠油出砂监测的一次仪表,主要是通过采用压电式高频加速度传感器来接收携砂流体中砂粒撞击管壁产生的振动信号来监测稠油的出砂状况。为验证这一装置设计的有效性,在实验室内建立了一套完整的稠油出砂监测系统。实验采用150目石英砂粒,含砂量从0‰到5‰,利用高黏度的齿轮油作为携砂流体。实验结果表明,这种一次仪表设计能够有效实时监测稠油的出砂信号,具有很好的应用性。     

GL系列特稠油乳化降粘剂及其O/W型乳状液流变性研究

开发出了适合辽河油田冷家堡特稠油和胜利油田孤岛特稠油的ＧＬ系列乳化降粘剂，对其Ｏ／Ｗ型乳状液流变性进行了研究。由这两种特稠油制备的乳状液的流变性具有较大差异。剪切速率在５０～８００ｓ－１范围内，对于辽河特稠油乳状液，当其内相浓度低于２８％时呈牛顿型流体状态，高于３０％时呈胀流型流体状态；对于孤岛特稠油乳状液，当其内相浓度低于２８％时呈牛顿型流体状态，高于３０％时呈假塑性流体状态。剪切速率增加到约８００ｓ－１后，两种乳状液（即使内相浓度高达７１％时的辽河特稠油乳状液）呈现牛顿流体状态。     

数据驱动建立地层原油黏度计算新方法

针对海上勘探评价阶段稠油油田地层流体取样少或无取样的问题,通过对大量渤海地区已取样稠油流体数据统计,应用数据矩阵分析探寻影响地层原油黏度的主控因素及不同参数与地层原油黏度的关系,采用非线性回归建立地层原油黏度与其他参数之间关系的经验公式,同时建立不同参数条件的地层原油黏度与地面密度的取值图版。新经验公式计算的地层原油黏度与实测地层原油黏度平均误差5.6%,同时应用经验公式和原油黏度确定综合图版对某海上稠油流体性质进行分析,两种方法研究结果相当,说明新方法的可靠性。基于数据驱动建立的地层原油黏度公式和图版成果可解决海上稠油油田地层流体取样少或无取样的问题,为油田开发方案编制、开发方式选择、采收率预测、平台设施设计及原油输送提供重要参考依据。     

超临界CO2在稠油中的溶解度以及体积系数研究

采用超临界状态的CO2对稠油或原油进行降黏,进而实现长距离管道输送是一项全新的稠油降黏输送工艺。采用实验手段和流体相平衡模型相结合对CO2在稠油中的溶解特性以及超临界CO2稠油物理特性进行了研究,得到了CO2在超稠油中的溶解特性。且模拟计算结果与实验结果比较接近,误差较小,并确定了适用于超临界CO2在稠油溶解度计算公式和体积系数计算公式。     

稠油油井出砂监测室内模拟研究

针对海上稠油油井出砂监测装置进行了研究,设计了一种室内稠油出砂监测实验系统,并研制了易于传感器感受出砂振动信号的一次仪表装置,研发了出砂信号采集分析系统。出砂监测过程中利用压电加速度传感器识别砂粒撞击一次仪表引发的高频振动信号,采用动态信号处理方法对出砂信号进行时域和频域分析等。在实验室条件下,进行了不同含砂量的稠油(黏度大于100 mPa.s)出砂监测实验,取得了非常好的效果。实验结果表明:在砂样粒度、携砂流速等固定的条件下,随着含砂量的增加,出砂振动信号的均方根值、功率谱幅值、方差值等信号特征值不断增大。     

海上稠油热采井井筒温度场模型研究及应用

摘要：海上稠油油田的开发越来越受到人们的重视,多元热流体吞吐是一项集热采、烟道气驱等采油机理于一体的新型、高效稠油开采技术,该技术在渤海油田进行了现场试验并取得了成功。以渤海 M 油田多元热流体吞吐实验井为例,介绍了海上稠油油田多元热流体吞吐工艺的特点;研究了热流体吞吐井各传热环节及井筒温度场分布模型,建立了井筒综合传热系数的计算方法,并以海上实际热流体吞吐井为例进行了计算。在此基础上,模拟了隔热油管导热系数、下入深度、多元热流体组成等工艺参数对热采效果的影响,并得到了一些有益的结论,为海上稠油油田规模化热力采油工艺方案优化设计起到指导性作用。     

稠油热采井井筒温度模型研究及应用

在稠油开采过程中,准确地预测井筒温度是选择合适的采油工艺,防止稠油结蜡增黏的基础。采用对流-扩散模型计算油管与抽油杆之间的环空内的流体传热,建立了稠油井井筒加热温度场的二维非稳态数学模型;并使用控制容积法实现模型的数值求解,模拟结果和现场实测井筒温度吻合度较好。通过模型计算,分析了电加热生产和热流体循环加热过程中影响井筒温度的诸多因素。结果表明加热流体的入口温度和流量对井筒温度场影响最明显、热流体的掺入深度存在最优范围、空心杆循环热流体的加热方法优于套管掺液,对提高稠油油井采油效率具有指导意义。     

稠油油井出砂实时监测关键技术研究

在油井出砂监测系统中,出砂信号检测传感器为其关键技术之一.提出采用PVDF压电薄膜为敏感材料,设计了缠绕型的出砂信号检测传感器.给出了传感器的结构、工作原理和信号处理原理.传感器应用在稠油油井出砂模拟系统中,识别出了砂粒对管壁碰撞后产生的声波信号,从而验证了该新型传感器工作的有效性,且其具有易于安装、灵敏度高的特点.试验结果表明,由该传感器检测流体中的含砂量具有较高的精度.     

考虑热损失稠油热采双孔介质不稳定试井分析

注蒸汽吞吐热采技术已经成为开发稠油油藏最为有效的方法,但是蒸汽波及范围外的油层没有得到有效的改善,因而油藏流体物性可以分为两个区。针对双孔介质中的稠油油藏蒸汽吞吐热采井蒸汽波及区和未波及区流体的流动性质的差别,提出了试井问题所必须采用的径向流体复合模型,模型中考虑了蒸汽在上下盖层的热损失问题。建立了内区考虑热损失的径向流体复合模型,求得了无限大地层情况下的拉氏空间解,并通过数值反演方法作出了相应的样板曲线,并且对样板曲线作了相应的敏感性分析,为稠油开发油藏压力动态分析提供了一种新的模型。     

多元热流体解堵增产工艺室内实验研究

针对渤海稠油油田冷采低产低效井,通过室内实验研究了多元热流体增产引效工艺在非热采完井稠油油田解堵及增产效果。室内实验结果表明:多元热流体解堵后,采油指数可恢复到初始采油指数的35%左右;同时多元热流体对稠油冷采井具有明显增产作用,多元热流体吞吐周期内采油速度较冷采有明显提高,平均采油速度由4.65 mL/min提高至8.37 mL/min,累计增油量220 mL。     

稠油-水两相高温高压垂直管流压降规律

针对深层稠油在井筒举升过程中形成油水两相混合流体造成举升困难的问题,采用高温高压垂直管流装置,实验研究了加入乳化降黏剂前后高温(30～130℃)、高压(0.1～50 MPa)条件下不同持水率稠油水两相流体的垂直管流压降规律,发现压降损失随持水率的增加逐渐增大,在相转换点附近达到最大值,发生相转换后,随持水率增加急剧降低.流速越大,压降损失越大,但当流速增大到一定值时,由于高流速下稠油的剪切变稀特性,压降增加趋于平缓.在高温高压实验数据基础上,依据前人模型,推导并修正得出稠油水两相压降计算模型,实验数据与模型拟合度达0.97以上,绘制了不同黏度稠油在不同油水比下的举升压差关系图版,为进一步精确预测含水稠油的井筒压降规律提供了新的方法.     

智能分注系统中流体波码信号的传输机理

流体波码通信用于分层注水智能监控系统,但其流体压力信号的产生与波码传输的机理一直不明。基于稳定流的流体能量方程建立流体压力信号的产生与传输过程的数学模型,研究地面电控阀及井下配水器产生的压力信号及影响因素,揭示信号在注水管中的传输机理。研究表明,地面及井下压力信号的产生来自于地面阀及井下配水器开度改变引起的流量变化,压力信号幅度受流体、输水管网、注水管或井筒参数、流体装置结构及流体控制参数的影响;信号沿注水管的传输为电控阀开度改变引起流量变化的诱导;注水管长度对地面信号的下传基本无影响,但对井下信号的上传有一定影响。数值计算表明,注水管最大流量及电控阀阻力系数的变化量对压力信号幅度的影响很大,较大的流量及阻力系数的变化量可以产生较大的信号幅度,有利于信号的传输及信号的检测与处理。该研究对于流体波码通信系统的设计与性能改善具有一定的理论指导作用。     

组合式管道流体多参数一体化监测装置的研制

基于流体能量方程应用理论研究成果及流体边界层理论，针对气体的物理特性，提出了适用于气、液体网系统要求的组合式多参数流体流量监测装置。对监测装置的多参数引发器、多参数复合型传感器、信号变送器以及数字信号的硬件处理与计算方法等关键技术做了详尽的技术路线分析和说明。     

渤海稠油油藏多元热流体开发全过程参数优化

多元热流体技术是海上稠油高效开发的关键技术,在渤海油田开发中得到了广泛应用,但目前该技术还存在注入参数不合理、转驱时机及井网不确定等问题。为了提高多元热流体技术在油藏开发全过程中的效果,以渤海A稠油油田区块的油藏参数建立数值模型,通过数值模拟方法对多元热流体吞吐阶段主要注入参数、转驱时机及井网、多元热流体驱阶段主要注采参数进行优化研究。结果表明,多元热流体技术在稠油油藏开发过程中,先以吞吐形式进行,当地层压力降至5 MPa左右时再转驱;多元热流体吞吐阶段,随地层压力减小,最佳注水强度先增大后减小,气水比先保持较低水平后大幅增大,气体中CO2比例逐渐减小;多元热流体驱阶段,随含水率上升,最佳注水速度先减小后保持较低水平,最佳气水比的变化规律与注水速度基本相反。     

内嵌流体欧拉梁减振评价及残余振动衰减分析

为了评价内嵌式黏性流体单元自适应减振方法(IVFUM)消减运动柔性结构残余振动的效果,进行了内嵌黏性流体欧拉梁在旋转态下的自适应减振试验,并对试验所测试的残余振动衰减信号进行了处理.针对旋转态下内嵌黏性流体欧拉梁残余振动信号具有刚体衰减转动的慢变信号与柔性结构残余振动快变信号相耦合的特征,提出一种简明、实用和精度良好的减振效果评价体系--单自由度等效阻尼比法,结合非线性最小二乘法对信号进行处理,并编制了相应的程序.信号分析结果可有效地评价结构内嵌黏性流体方式对运动的工程柔性欧拉梁残余振动的减振效果.     

一种用于处理宾汉非牛顿稠油渗流的热采模型

温度对稠油流变性有一定的影响,且存在某一临界温度Ｔα,当温度高于Ｔα时,稠油可以视为牛顿流体;当温度低于Ｔα时,为非牛顿流体,并存在一个初始剪切应力,可以用宾汉型本构方程来描述。根据宾汉流体的渗流方程,建立了新的热采数值模型,该模型中考虑了稠油在低于临界温度时呈现为宾汉流体的特性。采用粘度校正法和系数校正法对采油参数进行了计算,并引入了初始压力梯度项。为了测试这两种方法的优劣,对新疆风城某采油方案     

海上稠油热采井加热范围计算方法研究及应用

为实现海上稠油油田的高效开发,在渤海南堡35—2油田开展了多元热流体吞吐矿场试验,并取得了显著的增产效果。开创了国内海上稠油热采的先例。分别推导了基于能量平衡及基于物质平衡原理的多元热流体吞吐井加热半径计算方法。并以试验井为例进行了计算。此外,对计算结果及两种方法的适应性进行了分析,为海上稠油热采方案设计起到了一定的指导作用。     

大庆普通稠油粘温及流变性研究

以大庆江37普通稠油为研究对象,利用Anton Paar MCR301旋转流变仪开展了稠油黏温及流变特性的实验研究。通过室内实验,测定了大庆普通稠油在不同温度、压力及剪切速率条件下的黏度,研究了稠油流变性特性及屈服应力与温度的关系。研究结果表明,稠油的黏度对温度非常敏感,随温度升高而大幅度降低,在拐点温度处之前,稠油黏-温关系曲线随压力变化较大;在拐点温度处之后,压力对黏度影响不大。流变性曲线说明,低温40℃条件下稠油油样属于Bingham塑性流体。随着温度升高,原油流变性表现为牛顿流体特性。     

渤南洼陷罗家垦西地区沙三段稠油的形成与分布

为了弄清渤南洼陷罗家垦西地区沙三段稠油的成因机制与分布规律,从而为该区勘探提供依据,综合运用钻井、测井以及多种分析化验资料对稠油成因与分布进行研究。结果表明:渤南洼陷罗家垦西地区沙三段稠油平面上呈近南北向带状展布,稠油自下而上油性逐渐变稀;流体包裹体均一温度测定以及油源对比结果表明研究区稠油为沙四上亚段烃源岩在东营组这一早成藏期生排的低熟油气,为原生成因;稠油的横、纵向展布以及地化特征有悖于生物降解、水洗、氧化等次生成因稠油的展布规律。原生稠油的预测思路应是成藏期油气输导条件恢复、优势运移方向分析以及运移路径上有利圈闭的预测,据此认为研究区稠油主要分布于高部位的浊积水道砂体与断裂组成的一系列构造岩性圈闭中。