考虑压力约束的精细分层注水耦合调配模型

为解决现有常见分层注水调配计算模型考虑因素不全、模型计算精度较低的问题，建立了井筒管流–水嘴孔流–地层渗流的耦合模型，计算分层注水量，并考虑井口压力及地层压力的约束条件，构建了一种分层配水器水嘴调配反演计算方法，分析讨论了不同条件下模型正演及反演计算结果。分析结果表明，所建模型能够精确计算不同时刻各注水层的注入量及压力，单层配水器水嘴直径与该层注入量呈正相关关系，与其他层注入量呈反相关关系。该模型能够在满足压力约束条件的情况下给出最优水嘴调配方案，为分层注水提供一种较精确的注水量计算及配水器水嘴调配方法，指导现场分层注水调配工作。     

液控智能分注工艺调配及分层注水量计算方法

液控智能分注工艺可在地面通过液控管线控制井下配水器的水嘴开度,以达到分层调配的 目的,其缺点是无法监测井下各层的注水量.对于油藏精细注水开发,分层注水量是分析注水受效和评价水驱效果的重要动态参数.利用该工艺可在地面控制井下配水器水嘴开度的优势,在分析分层注水过程中注入水流动阶段的基础上,提出了 一种新的分层调配方法及分层注水量计算方法.通过测试各层配注量下对应的井口注入压力,计算得到各层配水器水嘴满足分层配注量的目的开度;通过水嘴目的开度下的单层注入指示曲线和全井注入指示曲线测试,计算得到不同井口注入压力下各层的注水量,并编制了用于调配设计和分层注水量计算的软件.现场应用表明,该调配方法可靠,分层注水量计算结果准确性较高.分层注水解释结果对油田注水开发精细管理具有重要的意义.     

非均质油藏分层配注水嘴优选方法研究

研究了非均质油藏注水井分层配注水嘴与各小层分注量、分注压力及各小层物性的关系,对各小层调配前、后注水量变化规律与调配水嘴选配问题进行分析,建立了适合非均质油藏分层配注水嘴优选的方法。将配水嘴优选软件在39口井上推广使用,测试层段配注符合率91.3%,比原来提高了10.5%,平均测调周期81.1 d,比原来延长了23.8 d。对胡状油田分注水井的32个层段配水嘴进行优化计算,并与实际测试情况进行对比分析。分析结果表明,实际注水量是稳定后的平均日注水量,最大误差10%,最小误差2%,平均误差3.31%。     

新型小流量水嘴的设计与数值模拟

针对单层配注量小、层间压差较大的低渗透油藏分层注水,采用常规水嘴过流面积小、不易实现分层配注问题,提出了以现有堵塞器水嘴外形尺寸、承压能力等参数为依据,设计一种新型小流量水嘴。该水嘴通过绕流增加流道长度以增加沿程损失,改变水嘴内流体的流动方向和扩大流道截面积来增加水嘴的局部压力损失,实现在相同的节流效果前提下,既满足小水量注水的要求,又大幅度地扩大了水嘴通流面积。利用FLUENT软件对新型小流量配水嘴和常规配水嘴的嘴损特性进行了数值模拟,通过数值模拟结果表明:新型小流量水嘴大幅度地增加了过流面积,从而实现层间压差较大时的分层注水,可进一步推广应用。     

注水井偏心嘴损测试技术

偏心分层注水是目前采用的注水工艺技术之一。水嘴尺寸选择需要考虑嘴损大小，嘴损数据靠曲线查得，没有实现井下真正的测量。结合目前现状，提出注水井偏心嘴损测试技术，采用堵塞器式嘴后压力（地层吸水压力）测试仪器，直接测出注水过程中水嘴前后的压力，得出准确的嘴损值。还可以准确的测试地层的吸水压力及温度，为更合理的调整注水方案提供准确可靠的依据。     

井筒管流与地层渗流耦合的注水井分层流量调配方法

油田注水井井下分层注水量的调配工作传统上都是通过钢丝绳作业采用"试凑法"反复测调来实现,为解决传统方法存在的问题提出了一种理论方法用于指导注水井分层调配,可以大幅度降低测调工作强度,缩短施工时间,提高配注精度,提高注水井分层测调效率.注水井分层注入涉及到复杂的流体力学计算,整个过程是一个井筒管流、水嘴节流与地层渗流的耦合流动.在井筒采用柏努利方程描述井筒管流,采用Navi-Stocks(简称N-S)方程计算水嘴节流,以均质无限大地层为例计算地层渗流,得出了在不同水嘴尺寸下的各层流量衰减规律,为注水井分层流量调配提供了科学依据.     

偏心分注验封及分层测试技术的应用研究

偏心分注验封及分层压力测试技术,能够在正常注水状态下同步测试录取偏心分注井分层水嘴压力降落和流量变化结果,通过分层吸水量进行压降曲线分析,准确判断各层段吸水能力变化情况,能够实现分层注水、分层测压,达到调整注水井层间矛盾。通过对偏心分注井投捞测配状况及存在的问题进行分析,对该技术进行改进完善,使偏心分注管柱在油田得到广泛推广和应用。     

桥式同心井下恒流分层注水技术

低渗透油藏分层注水合格率受压力波动等因素影响下降快,针对这一问题,设计了井下小体积水嘴自调节机构,将其集成于桥式同心井下恒流分层配水器,以缓解压力波动导致的分层注水量不稳定问题。基于伯努利方程,在理论分析及室内试验的基础上,设计了水嘴自调节机构,以达到井下小流量分层恒流注水目的。室内试验可知,自调节机构可在注入压力0.2～1.5 MPa范围内实现调节。采用水嘴自调节机构形成的桥式同心井下恒流分层注水技术,已在长庆油田低渗透油藏应用40余井次,实现了注入压力上升1.5 MPa以内不需人工干预、自动调节分层注水量至配注合格。长庆油田现场应用表明,桥式同心井下恒流分层注水技术可将6个月后分层注水合格率由常规分层注水的43.4%提高至75.0%,可将测调频次由常规分层注水的4次/年优化为2次/年,并延长分层注井测调周期,单井作业费用降低2.6万元/年。桥式同心井下恒流分层注水技术,为低渗透油藏精细注水开发提供了更高效的分层注水手段。      

海上油田井口安全注水压力研究

注水井最大井口注水压力主要与地层破裂压力、井深、沿程压力损失和水嘴压力损失有关,若井下注水压力超过地层破裂压力则会造成地层出现微裂缝,影响注水作业安全。在总结分析分层注水压力影响因素的基础上,确定了井口安全注水压力计算方法,并针对海上油田常用的4种注水管柱形式,开发了井口安全注水压力计算软件,该软件的推广应用对于指导海上注水作业、保障注水安全具有重要意义。     

数字式分层注水流动特性研究与分析

针对长庆低渗透油藏精细分层注水特点,常规分注技术存在实时监控难以及测调过程复杂等问题,提出了数字式分层注水技术。该技术应用配水器集成孔板流量计、一体化可调水嘴、电机、验封短节、井下电源、通信模块及控制芯片等部件,实现了配水器的自动验封、自动调节、数据实时录取与存储和无线通信的功能,极大地提高了注水过程的自动化水平。通过分析油管的沿程流阻、水嘴和流量计的阻力损失,建立了数字式分层注水井注水的流动特性分析力学模型。利用该模型可以计算得出井下各层的注水压力及水嘴开度关系,进而优化注水参数,提高分层注水效果。     

隔夹层对巨厚砂岩油藏注气开发的影响——以塔里木盆地东河1油田石炭系油藏为例

塔里木盆地东河1油田石炭系油藏为巨厚砂岩储层,层内发育的隔夹层对注气开采有重要影响,其对注气的封隔能力决定了注气提高采收率是采用分层动用还是整体动用的开发策略。通过隔夹层岩心物性测试和气体突破压力测试实验,再结合数值模拟计算,研究了注气时隔夹层的封隔能力。实验结果表明:隔夹层渗透率以小于0.01 mD为主,其渗流能力低;干岩心突破压力较低,但一旦被水或油饱和,突破压力大幅度增大,其封隔能力也大幅度增强,岩心的封隔能力则主要受渗透率和隔夹层内流体饱和度的影响。数值计算表明:对渗透率为0.008 mD、厚度为0.2 m的隔夹层,当隔夹层连续时,注气过程中通过隔夹层窜流到临近小层的气窜量不到总注气量的5%,这说明连续隔夹层对注气具有很强的封隔能力;当隔夹层不连续时,隔夹层的展布范围则对其封隔能力有着重要的影响。     

液控注水阀水嘴流量特性仿真与试验研究

液控注水阀作为液控智能注水工艺的核心部件,其水嘴结构尺寸设计关系到注入流量调节的精细程度。通过理论计算、有限元分析及试验研究,对液控注水阀的流量-压差关系曲线进行分析,得到精确的流量-压差关系模板。在液控注水阀8个挡位结构的前提下,得到液控注水阀水嘴直径的优化设计方案,实现单层注入流量0～600 m³/d的精细调节,满足油藏开发需求。研究结果为液控分层注水工艺的开发,以及液控注水阀的设计提供理论依据。     

深层高压气藏井筒不稳态传热压力温度耦合计算方法

深层高压气藏井筒流动是不稳态热流问题。综合考虑井筒中压力、温度之间的相互影响,建立了井筒压力、温度分布耦合计算模型,包括温度计算模型和压力计算模型,采用解析解和数值解相结合的方法给出耦合算法。在温度计算模型中,考虑井筒中传热以及井壁向地层传热均是不稳态过程;在压力计算模型中,考虑摩擦阻力和动能变化的影响。用该模型计算塔里木油田YH23-1-14井的压力、温度,与实测压力、温度数据进行比较分析的结果表明,计算模型的精度很高。图3参10     

单井缝洞系统注水对含水率的影响分析

对塔河油田和塔里木油田缝洞型油藏单井缝洞系统部分油井注水引起含水率大幅升高的现象进行研究,分析了注水对油井含水率的影响机理.通过分析储层特征,简化单井缝洞系统,并结合理论计算分析来认识缝洞系统内油水界面的变化规律,结果表明:油井见水后对单井缝洞系统进行注水替油会对油井含水率和产油量有较大的影响,即油水界面距离井底较近的...     

深海浅层非成岩天然气水合物喷射破碎压控滑套的研制

为了解决海洋天然气水合物固态流化开采过程中射流喷头作业过程不可控、不可重复使用且需要多次起下钻柱等问题，基于节流压降原理与天然气水合物固态流化开采工艺，针对深海浅层非成岩天然气水合物的特点，设计出了一种可控制射流喷头开启与关闭且作业过程不受水深和井深影响的压控滑套，并对其进行了仿真分析与室内实验评价。研究结果表明：①所研制的压控滑套入口处锥面角度越大，滑套所产生的压降与轴向力越大，但钻井液对锥面的冲蚀越严重，因此综合考虑上述因素，滑套锥部角度选择30°为最佳；②钻井液通过滑套的流量越大，滑套内部产生的压降与滑套轴向力越大；③验证实验表明，在钻井液的作用下滑套能够滑动并开启射流喷头，喷头的全开启流量为833 L/min，与设计流量的误差值为4.13%；④试压实验表明，压力滑套内部压力的变化不能驱使滑套运动，有效地验证了其工作状态不受环境压力的影响。结论认为，该工具的研制和应用将有助于促进海洋天然气水合物固态流化开采技术的进步。     

井下雾化排液短节数值模拟及影响因素分析

现有文献对井下雾化排液短节的雾化原理与设计方法研究还不够充分。为此,针对新疆油田应用的井下雾化排液短节,基于计算流体力学相关方法建立了数值试验模型,对短节雾化原理与参数影响规律进行了模拟研究。研究结果表明:气液混流经切向入口进入并起旋分离,经引流体和气流通道至喷嘴处加速喷出,主喷嘴处液膜受剪切破碎成雾滴,副喷嘴处高速气流辅助雾化;选取日产气量、入口压力和喷嘴当量直径3个关键参数进行了计算分析,日产气量与喷嘴压降呈正相关趋势,入口压力、喷嘴当量直径与喷嘴压降呈负相关趋势。研究结果及提出的“一井一策”的短节设计方法对井下雾化排液采气技术的广泛应用具有理论指导意义。     

海上大排量分注井无缆智能配水器水嘴压力损失数值模拟

与传统钢丝投捞分层调配相比,无缆智能配水器在海上大排量注水井分层配注中的时效有很大提升。但由于行业内还没有形成对海上大排量无缆智能配水器水嘴开度选择的相关标准,现场调配时只能根据现有经验尝试性选择水嘴开度,所以现有分层测调的时效仍有待提升。针对此问题,应用FLUENT软件对无缆智能配水器15级开度及不同流量(0~500 m3/d)所产生的水嘴压力损失大小进行了模拟,共形成137组水嘴开度、流量、压力损失数据,并将该模拟数据应用于渤海油田3口注水井共11个注水层段的调配作业中。现场调配结果表明,在11个注水层段水嘴开度的选配均一次性完成的情况下配注合格率达到90%以上,单层测调时效较经验法提升1/2~2/3,可用于指导海上大排量注水井测调工作。