海上稠油热采井防砂筛管设计新方法

海上稠油热采井主要采用裸眼优质筛管简易防砂和管外砾石充填防砂两种完井方式。然而在注蒸汽驱油过程中,蒸汽对筛管产生很大的热应力,该应力可能使筛管产生弯曲变形或者断裂,导致热采井防砂失败或者油井停产报废。因此,基于线弹性热－固耦合理论,利用大型商业有限元软件建立了热采井防砂筛管热应力耦合的瞬态分析模型。对不同工况下防砂筛管的稳定性进行了模拟。     

稠油热采出砂机制试验研究

稠油生产出砂是油气田开发中制约产能的重要因素,高温蒸汽冲刷、沥青质的热解和水岩反应溶解是稠油热采出砂的主要原因。针对稠油开采出砂问题,分析稠油区块的出砂机制,并试验研究稠油热采注蒸汽对岩心渗透率的影响和稠油热采的出砂机制。结果表明:随着注入蒸汽量的增加,岩心的渗透率都会先下降后上升,开采时需要适当控制蒸汽流速以恢复最终渗透率到原有的80%左右;高流速下流体的流动冲刷导致地层的拉伸破坏而产生微粒的运移,破坏了骨架砂;高温导致岩石的胶结强度下降,砂粒疏松;高黏度的原油在流动中阻力大,流动所需的压力梯度大,对砂粒的摩擦携带作用也大;岩心初始渗透率低导致驱替压差大,对岩心产生剪切破坏。     

稠油热采防砂封隔器的研制及应用

渤海油田稠油油藏占比达50%以上,然而由于稠油本身黏度大、开采难度大,通常做法是往井筒中注入高温高压蒸汽来降低稠油黏度,这就要求蒸汽到达油藏后热损失小,而且稠油油藏埋藏浅,储层胶结疏松易出砂、高温吞吐加剧出砂,常规封隔器不能满足稠油热采所需的长效密封要求。为了解决业内这一世界级难题,结合稠油开发开采现状,通过结构设计、有限元理论分析及室内测试,研制成功了耐冷热交变八轮次的稠油热采防砂封隔器,测试结果表明,其能够满足油田稠油开发开采对热采长效防砂工具的苛刻性能需求。目前,研究成果已经在现场成功应用,对于稠油油田的规模化开采及渤海油田上产4 000万t意义重大。     

热采井化学防砂剂试验研究

针对孤岛油田稠油油藏属疏松砂岩油藏易出砂这一现状研制开发了一种新型的热采井防砂剂,即ＲＣ—Ｇ防砂剂．这种防砂剂是在特制的ＴＬ颗粒表面涂敷一层带有潜伏性固化剂的高温粘合剂,注汽前挤入地层,在油层温度下,固化剂将粘合剂交联成不溶不熔体型产物,在油井近井地带形成一个较高强度的挡砂屏障,防止油井生产时出砂．这种防砂剂适用温度６０ ～３５０℃,３５０℃条件下抗折强度大于４．０ＭＰａ,渗透率可达３４．６μｍ ２,防砂不影响井的供液能力．采用这种防砂剂在热采井上试验１８ 井次,成功率８７．５％ ,和以往应用的高温涂敷砂相比,成功率明显提高,有一定的推广应用价值．     

井下高压充填纤维复合防砂体的力学分析

从纤维增强树脂涂敷砂强度的机理入手，首先对单根纤维的压应力进行力学分析，构建了单纤维微元体的压应力力学模型，然后对影响短纤维受力的因素进行分析，采用半经验法确定单向平行短纤维增强复合砂体的工程常数，对理论预测公式进行修正，并引入纤维分布方位因子，建立了考虑流体剪切冲刷的随机取向短纤维增强砂体强度的预测模型。利用该模型得到了纤维复合体极限强度与临界产量的关系，从而为优化纤维加入量以及合理控制开井后的生产制度提供了理论指导。     

纤维复合防砂技术的机理研究及应用

纤维复合防砂技术是针对疏松砂岩油藏防细粉砂而提出的一项新技术,通过"稳砂"和"挡砂"作用来防砂,无须下入筛管,不会对渗透率造成伤害.从纤维复合防砂机理人手,介绍了特种纤维的制备与表面处理,对特种纤维的耐酸、碱、高矿化度水及其耐高温性能进行了试验,并进行了纤维复合防砂的矿场先期试验.试验结果表明,纤维的耐酸、碱、盐以及耐温性能好,加入纤维后大大提高了树脂涂敷砂的强度,同时改善了人工井壁的渗透性,延长了防砂有效期.     

纤维复合防砂技术的机理研究及应用

纤维复合防砂技术是针对疏松砂岩油藏防细粉砂而提出的一项新技术，通过“稳砂”和“挡砂”作用来防砂，无须下入筛管，不会对渗透率造成伤害。从纤维复合防砂机理入手，介绍了特种纤维的制备与表面处理，对特种纤维的耐酸、碱、高矿化度水及其耐高温性能进行了试验，并进行了纤维复合防砂的矿场先期试验。试验结果表明，纤维的耐酸、碱、盐以及耐温性能好，加入纤维后大大提高了树脂涂敷砂的强度，同时改善了人工井壁的渗透性，延长了防砂有效期。     

热采井化学防砂剂试验研究

针对孤岛油田稠油油藏疏松砂岩油藏易出砂这一现状研制开发了一种新型的热采井防砂剂，即ＲＣ－Ｇ防砂剂。这种防砂剂是在特制的ＴＬ颗粒表面涂敷一层带有潜在伏性固化剂的高温粘合剂，注汽前挤入地层，在油层温度下，固化剂将粘合剂交联成不溶不熔体型产物，在油井近井地带形成一个较高强度的挡砂屏障，防止油井生产时出砂。     

稠油热采井套管柱应变设计方法

为解决稠油热采井不断出现的套管损坏现象,改变传统的管柱强度设计方法。基于弹塑性力学理论,在满足套管柱强度设计的基础上建立套管柱应变计算模型;通过对比套管材料应变与结构应变,借助Rambery-Osgood模型得到应变安全系数最小值,提出套管柱应变设计的理论判据,形成套管柱应变设计方法。结果表明,该设计方法在西部油田8口稠油热采井Φ177.8 mm×8.05 mm TG80H特殊螺纹套管柱设计中得到应用,生产4轮次后套管柱未出现变形和泄漏现象,经过14轮次后,套管服役性能依然良好,新热采井套管柱应变设计方法允许套管在可控范围内变形,可有效延长套管使用寿命,降低套损率。     

考虑热损失非牛顿稠油热采不稳定试井分析

针对蒸汽未波及区的油层没有得到有效改善这一问题,通过采用内区考虑热损失,外区考虑为非牛顿幂律流体复合模型分析,求得了无限地层情况下的拉氏空间解。通过数值反演方法作出了相应的样版曲线,并且对样版曲线作了相应的敏感性分析。新的样版曲线在非牛顿流的影响下有别于常规复合油藏,外区径向流段不再呈现一般的水平直线段,在交界处由于冷凝系数的影响,压力导数出现明显的下掉现象,冷凝系数越大,下掉越严重。为稠油开发油藏压力动态分析提供了一种新的模型。     

稠油油藏水平井热采吸汽能力模型

目前在利用水平井进行稠油注蒸汽热采时,都认为蒸汽在注入过程中是均匀扩散到地层中的,简单的利用MaxLangenheim公式计算加热区面积。通过对地层的吸汽能力进行研究,得出了稠油油藏水平井热采的吸汽能力模型,该模型不仅考虑了热传递的影响,还考虑了蒸汽内能和摩擦损失能量的影响,并利用该模型开发了一套稠油油藏水平井热采分析软件(HHTS)。用所开发的软件对辽河油田冷42块油藏进行了计算,为稠油热采和水平井热采参数设计提供了理论参考依据。实际研究表明,蒸汽在注入过程中并不是均匀扩散到地层中,而是呈现某种数学分布,注汽速度与油藏参数、地层的吸汽能力和蒸汽的物性参数有关,即蒸汽的注入压力和注入流量并不是相互独立的变量,两者之间存在着一种数学关系。     

裂缝性稠油油藏热采试井理论模型研究

随着国民经济的持续发展,各行各业对能源需求的增加和开采技术的不断进步,裂缝性稠油油藏的开采已势在必行.针对裂缝性稠油油藏热力开采的特点,建立了蒸汽吞吐和蒸汽驱开采条件下考虑热损失的试井理论模型,求出了无限大地层条件下该模型的拉氏空间解.运用数值反演算法绘制了典型曲线,并对各参数的敏感性进行了分析.     

砾石充填防砂井砾石层堵塞机理实验研究

用不同粒度中值的砾石和地层砂对砂石层的挡砂机理进行了实验研究。结果表明,砾石充填防砂效果与砾石尺寸的选择密切相关,砾石层渗透率的砾石及地层砂的粒径比、流体粘度,累积产液量等因素有关。对5种粒度中值比的砾石与地层砂的挡砂结果进行了分析,根据其挡砂机理的不同,砾石挡砂类型可分为无地层砂侵入型,浅层内部桥塞型,孔隙堵塞与孔隙内部桥塞混合型,砾石层孔隙充填型和地层砂自由通过型。     

砾石充填防砂井砾石层堵塞机理实验研究

用不同粒度中值的砾石和地层砂对砾石层的挡砂机理进行了实验研究。结果表明 ,砾石充填防砂效果与砾石尺寸的选择密切相关 ,砾石层渗透率的降低与砾石及地层砂的粒径比、流体粘度、累积产液量等因素有关。对 5种粒度中值比的砾石与地层砂的挡砂结果进行了分析 ,根据其挡砂机理的不同 ,砾石挡砂类型可分为无地层砂侵入型、浅层内部桥塞型、孔隙堵塞与孔隙内部桥塞混合型、砾石层孔隙充填型和地层砂自由通过型。     

双水平井超稠油SAGD循环预热启动优化研究

蒸汽辅助重力泄油是开发超稠油的一项前沿技术,其启动技术主要有蒸汽吞吐预热启动和循环预热启动。相对于蒸汽吞吐,注蒸汽循环预热启动吸汽加热均匀,启动平稳,但是配套循环预热管柱结构复杂,预热参数优化困难,循环预热机理仍需进一步研究。运用离散化井筒模型,对双水平井SAGD启动的三个阶段循环预热、压差对流、转入SAGD进行了优化设计,得到了合理的循环预热注汽速度、注汽干度、注汽环空压力、注汽压差产生时机和压差大小,为下步SAGD先导试验的顺利实施提供了可靠的依据。     

稠油油藏高温泡沫调剖体系室内实验研究

针对胜利油田稠油油藏蒸汽驱后期含水升高、油汽比降低、开发效益变差的矛盾,开展了适用高温稠油油藏的泡沫调剖体系研究。从泡沫的结构和稳定机理的出发,筛选、研制了适用高温稠油油藏的泡沫调剖体系,考查了温度、盐度对泡沫稳定性的影响并进行了室内封堵性研究。实验结果表明,研制的泡沫体系在油藏条件下具有良好的稳定性和封堵性,能满足稠油油藏高温调剖的需要,为矿场实验提供了理论依据。     

塑性应变准则在油井出砂预测中的应用

用塑性应变准则建立了油井出砂预测的有限元力学模型,岩石的屈服应力准则用Drucker-Prager准则。在某油田地层参数下,用该模型得到了不同井筒压差所对应井壁附近的塑性应力、应变变化结果,用这些结果可预测油井出砂情况。根据临界塑性应变,确定了井壁不出砂的临界生产压差,为油井正常生产提供了理论数据。     

适度出砂在NB35-2稠油油田应用探索

针对通过一定量的出砂来大幅度提高油井产能及一次采收率的问题,开展了从防砂机理上对现场应用的完井方式进行剖析对比,优选完井方式的研究。研究中使用了砾石充填和优质筛管防砂的完井方式,并以典型的稠油油藏NB35-2油田为例,对砾石充填、金属编织网布筛管和金属棉筛管完井方式的矿场防砂效果进行了对比性研究,得出裸眼金属棉筛管完井方式更适合油田实现适度出砂技术的应用,且在保证金属棉筛管强度的基础上,适当增加筛孔上 “微孔”和“中大孔”数量,增大生产压差,将地层微粒有效、有序产出,改善近井地带地层的渗透能力,达到提高产能的目的。此研究为油田实施适度出砂开采完井方式的优化提供实例依据,同时对类似稠油油藏开发具有一定的借鉴意义。     

油层出砂预测模型研究

分析了裸眼完成井和射孔完成井的油层出砂机理，以线弹性理论为基础，同时考虑垂直井眼围岩应力场对射孔孔道稳定性的影响，建立了一种新的射孔完井临界出砂模型，并编制了出砂预测系统的设计软件。在辽河油田现场应用的实例表明，该模型的预测结果与现场工程实践中已有的油井出砂经验预测模型相吻合。     

油层出砂预测模型研究

分析了裸眼完成井和射孔完成井的油层出砂机理 ,以线弹性理论为基础 ,同时考虑垂直井眼围岩应力场对射孔孔道稳定性的影响 ,建立了一种新的射孔完井临界出砂模型 ,并编制了出砂预测系统的设计软件。在辽河油田现场应用的实例表明 ,该模型的预测结果与现场工程实践中已有的油井出砂经验预测模型相吻合。