固井注水泥过程计算机仿真

通过对注水泥动态过程的分析研究,建立了注水泥动态参数的计算模型,包括真空段体积、环空流速、井口压力、井底压力、观测点压力和返出排量等.利用Delphi编制了注水泥过程计算机仿真软件并现场应用,通过与现场实测数据对比,模拟结果与实测数据符合率很高,表明该软件可用来指导固井施工及辅助固井设计.     

考虑温度压力耦合效应的控压固井全过程水力参数计算方法

综合考虑固井井筒流体瞬态流动特征、温压流变性以及水泥浆水化反应,建立考虑温度压力耦合效应的固井全过程水力参数计算方法.利用新模型开展数值模拟与场地试验,揭示控压固井全过程瞬态温度压力演化规律.结果表明:新模型能精确预测固井全过程温度、压力,很好地满足工程需求;受循环变密度、变排量等影响,固井循环过程井筒压力呈现出明显的...     

异常温压复合地层注热流体井井筒传热计算

考虑到储层温度、压力对于注热开采井井筒热损失的重要性,利用热量传递基本理论和能量守恒原理,建立了含有异常温压储层的注热流体井井筒热损失计算模型。分析了地温梯度和地层压力系数对岩石热物性参数的影响,计算了不同流体注入速率和不同隔热层参数下的井筒热损失程度,并讨论了地层温度压力对井筒流体稳定时间和稳定温度的影响。结果表明,对于单一的砂质沉积,地层压力系数越高,岩石的导热系数越大,热扩散系数越小;温度异常对井筒热损失影响较为明显,存在高温、低压地层的井筒热损失小,井筒流体到达稳定状态时温度较高。该模型可用于现场同类油藏的井筒沿程温度预测。     

二氧化碳注入条件下井筒水泥环完整性若干研究进展

井筒水泥环完整性是实现二氧化碳(Carbon dioxide,CO₂)地质封存长期安全有效的重要保障。在CO₂的捕集、利用及封存过程中,低温CO₂流体注入过程将引起井筒结构温度和压力的分布变化,易造成井筒水泥环完整性失效。为评价CO₂注入条件下井筒水泥完整性和优化注入参数提供理论指导和分析方法,文章在简要综述前人相关研究的基础上,重点介绍了笔者的相关创新研究成果：1)简述了CO₂注入井井筒完整性失效的研究现状,重点介绍了CO₂注入过程中井筒流动模型以及不同注入参数对井筒温度分布的影响;2)简述了含缺陷水泥环完整性的研究现状,重点介绍了井筒裂纹断裂参数计算方法,定量分析了CO₂注入井含缺陷水泥环的完整性,揭示了水泥力热性能对径向裂纹和界面裂纹扩展行为的影响规律。文章可为CO₂注入过程施工参数优化、井筒水泥环完整性评价等方面的相关研究与应用工作提供有益参考。     

注CO_2井井筒温度压力分布主控因素分析

通过对低温CO2与井筒、地层传热机理的研究,建立了注气开发中综合考虑井筒沿程流体相态以及热物理性质变化的井筒温度、压力场数学模型,利用四阶龙格库塔法求解,并开发了"注CO2井井筒温度、压力场数值模拟"软件,研究注气过程中井筒温度、压力受不同因素影响的变化规律.结果表明,注入速度、累注量、套管直径对井底温度影响较大,注入温度对井底压力影响较大.     

垂直井筒两相流温度场的模拟计算

井筒多相流体的物性参数和流变特性参数等均是温度的敏感函数,因此.精确计算井筒多相流体的温度分布是准确预测其压力分布、进行油井生产参数优化设计和工况分析等的重要基础.文中基于两相流动力学和传热学理论,建立了垂直井简及其周围地层温度场的数学模型.依据建立的模型,编制了不同开采工艺下的井筒温度场计算程序.并对单相和两相流体流动下的井筒温度场进行了计算与对比分析.     

注蒸汽井井筒两相流流动模型的选择

准确地预测注蒸汽井井筒内蒸汽的压力、温度和干度等参数的变化,对注蒸汽热力采油来说非常重要。根据传热学和两相流原理,建立了井筒注蒸汽两相流动的数学模型。选择了四种方法来计算摩阻压降,并与现场测得的实际数据进行了比较。计算结果表明,采用分离模型的Ｆｒｉｅｄｅｌ方法和流型模型的ＢＢ方法均能得出比较理想的结果。     

注蒸汽井井筒两相流流动模型的选择

准确地预测注蒸汽井井筒内蒸汽的压力，温度和干度等参数的变化，对注蒸汽热力有来说非常重要。根据传热学和两相流原理，建立了井筒注蒸汽两相流动的数学模型，选择了四种方法来计算摩阻压降，并与现场测得的实际数据进行了比较，计算结果表明，采用分离模型的Ｆｒｉｅｄｅｌ方法和流型模型的Ｂ－Ｂ方法均得了比较理想的结果。     

注水井井筒中碳酸钙结垢预测

以注水井井筒为研究对象,根据注水沿井筒的流动过程与地层间的传热过程,将传热学理论和结垢预测技术相结合,考虑注水量、温度、压力、pH值以及离子质量浓度等因素对注水井井筒碳酸钙结垢的综合影响,建立注水井井筒中碳酸钙结垢预测的数学模型,并开发注水井井筒中碳酸钙结垢预测软件.运用该软件对胜利油田某一油区的注水井井筒进行结垢预测.结果表明,注水井井筒中碳酸钙垢的预测结果与实际测试结果相符,且能预测注水井中碳酸钙垢随着时间、井深、温度、压力及水质等参数的变化情况,可为油田采取防垢、除垢措施提供依据.     

CO2注入井井筒温度压力剖面计算及影响因素研究

CO2驱既可实现提高原油采收率又可实现CO2气体的埋存,是一项非常有前景的三次采油技术.对于CO2驱,一项重要工作就是对CO2注入井筒中的温度、压力剖面进行较准确的计算,从而为优化井口注入参数以及井口注入系统设计提供理论依据.目前针对CO2注入井筒温度、压力剖面计算的相关研究由于未考虑CO2在井筒中的相态变化,因而计算结果精度较差.现将井筒中CO2的相态变化加以考虑,建立了CO2注入井井筒温度、压力计算模型,并根据三种相态方程的计算结果,选取了Peng-Robinson方程作为CO2密度及相态的计算方程.在此基础上,对CO2井口注入温度、注入量进行了敏感性研究,结果表明,二者对CO2注入井井筒温度、压力剖面均有一定影响.     

多级综合评判方法在固井质量评价中的应用

固井优质率是表征固井质量好坏的一个重要指标。影响固井优质率的因素很多,概括起来主要有三大类:井眼状况因素、钻井液性能和固井施工参数。运用模糊数学的理论之一—多级综合评判方法对影响固井优质率的三大因素进行了综合评判,初步得出了哪一类因素起着主导作用的结论,为固井作业施工以及如何合理地进行调控钻井参数和固井作业参数提供了理论依据。     

水平井偏心环空低速顶替运移机制研究

水平井固井顶替过程中,受限于现场设备,难以实现紊流顶替,而在层流流速区间内,两相流体在偏心环空中运移机制复杂。基于计算流体动力学方法,建立几何模型和数值模型,采用流体体积法对两相流体顶替界面进行追踪,研究了不同顶替流速下水平井偏心环空流体运移机制。结果表明,（1）低偏心度下,1倍隔离液用量能够实现90%顶替效率,而当偏心度大于0.5时,顶替效率相对较低,即使增加隔离液用量,也未能提高顶替效率;（2）针对套管严重偏心情况,将流速由1.0 m/s降低到0.2 m/s,有助于界面平稳发展,并多置换出6.8%钻井液,解决窄边滞留,宽边指进问题;（3）水平井偏心环空固井注替过程存在偏心效应、重力效应、黏滞效应等多方面影响,这些因素相互制约、相互作用,因此,针对现场实际井况,合理设计固井工艺参数,不仅能提高固井质量,还能起到降本增效的作用。     

基于BP神经网络方法的分层注水量计算

对静态地层系数法和动态方程法等分层注水量计算方法分析表明:现有方法考虑注水量影响因素较少,计算误差较大,适用性较差。应用BP神经网络方法计算分层注量,以砂岩厚度、有效厚度、渗透率和沉积相影响系数等16个影响因素作为模型输入参数,单层吸水量作为模型输出。实例计算结果表明:BP神经网络法计算分层注水量与实测值的最大误差为6.51%,平均误差为3.21%,准确性较好,说明BP神经网络方法在分层注水量计算方面具有较好的应用前景。     

中深层砂岩热储回灌井参数优化模拟

砂岩热储回灌对于地热能源的高效利用和土壤环境的保护具有重要的意义。华北地区中深层孔隙型砂岩地热回灌效率低下,回灌参数优化不准确,需要对中深层砂岩热储回灌井参数进一步优化研究,提升回灌效率。因此开展有关中深层砂岩热储回灌井参数优化模拟的研究尤为重要。建立了基于CMG-STARS的华北地区砂岩热储定向井的回灌与采出模型,分别研究了完井方式、单日回灌量、水层厚度比及采灌井径对地热回灌效率的影响,并分析优化中深层砂岩热储的回灌井参数。结果表明：完井方式是影响回灌效率的最主要因素,依次是单日回灌量、采灌井井径、水层厚度。为提高回灌效率,通过模拟研究优选出参数方案为表皮系数的最佳数值为0和5,单日回灌量在1 600 m³左右,采灌井径为215.9～241.3 mm,水层厚度比为0.33～1。结合造井成本因素,采灌井型选用“一定向井”回灌“一定向井”生产模式,其回灌效率明显高于“一定向井”回灌“一直井”生产模式。     

尾管固井过程中钻柱的动态摩阻力与变形研究

针对尾管固井送入钻柱动态受力和变形开展了系统地研究,主要目的是评价送入钻柱的安全性问题。首先, 根据送入钻柱的组合结构尺寸和井身结构尺寸,建立了钻柱承受摩阻力的力学模型,推导出了尾管固井过程中,由注 入流体流动引起的钻柱摩阻力和变形计算的解析数学模型;其次,根据钻柱的组合结构尺寸、钻柱内多密度和变体积 流体性质,推导出了尾管固井过程中多密度流体位置在钻柱内随注入时间变化的解析数学模型。模型已在四川龙岗 Lg63 井得到了应用,并验证了其可靠性和适用性。研究结果表明,在送入管柱内多密度流体作用下,建立的数学模型 可以实时计算出避开送入钻柱发生交变载荷作用的排量参数,并能优化出送入尾管柱安全工作的最优工作参数,为尾 管固井过程中钻柱动态摩阻力与变形引起的安全性评价提供了可靠的手段和方法。     

多元热流体吞吐水平井热参数和加热半径计算

多元热流体吞吐已成为海上稠油的主要热采方式。为优化注入参数,对水平井井筒沿程热力参数和加热半径进行预测。考虑井筒流动与油层渗流的耦合,建立水平段井筒中多元热流体流动和换热的数学模型。计算多元热流体水平段沿程压力、干度和加热半径分布,分析气体含量、注入速度等因素的影响。结果表明:在注入过程中,水平段沿程压力和蒸汽干度逐渐下降,加热半径呈先下降后上升的"U"型变化;保持其他条件不变,适当降低非凝结气体含量、增大注入流量,有助于扩大加热范围。     

砂岩储层配伍性注水水质方案研究

注入水与储层岩石和流体具有良好的配伍性,是油田注水开发(特别对于中低渗透砂岩储层)过程中“注够水、注好水”的前题条件,其配伍的程度直接影响注水井的吸水能力。因此,必须根据配伍性要求,对注入水的水质进行规范。文中从注入水损害地层机理出发,阐述了评价注水水质指标的技术思路,提出了配伍性注水水质方案的决策思路,并研制了相应的配伍性注水管理软件,对提高配伍性注水的操作与管理水平具有重要的指导意义。     

注水泥循环温度影响因素探讨

循环温度的准确预测是保障固井作业安全和固井质量的重要影响因素之一。特别对深井而言,水泥浆性能对温度十分敏感,温度预测偏低5 ℃会严重缩短水泥浆可泵送时间,易引发固井事故,温度预测偏高会延长候凝时间,甚至可能发生超缓凝,水泥柱顶部十天以上都无强度,延误后续钻进作业。为保证施工安全,提高固井质量,根据井下传热特点及施工流程,建立了一种新的二维瞬态注水泥循环温度预测模型。研究结果表明：（1）固井前应多周循环钻井液,并适当提高循环排量,可以有效降低注水泥循环温度;（2）冬季最高循环温度低于夏季,尤其对浅井而言差别更加明显,冬季适当降低循环温度设计值不会影响安全泵注,而且能减小水泥浆体系设计难度;（3）深井温度系数高于浅井,井眼尺寸越大,循环温度越低。