高压注水井措施返排液回注技术探讨

在注水井进行措施作业前，存在放喷泄压时间长、返排液量大的难题，严重影响了措施作业的进度，也给油田生产带来很大的环保压力。利用井口自身注水工艺流程，将泄压放空的返排液经过处理后回注入注水井或者注水流程，对于油田生产和环境保护具有一定的重要意义。     

ANSYS软件在注水井套损预测中的应用

注水井泄压过程中的套损问题是油田开发中遇到的棘手难题。通过对基本方程及定解条件的比较，将ANSYS软件中温度场和应力场的直接耦合分析方法应用于注水井泄压中地层-套管-水泥环系统的渗流-应力耦合分析中。通过数值模拟，研究了不同条件下地层渗流场、应力场及套管挤压力变化规律，给出了套管挤压力的计算模板。     

泄压水嘴套的研制与应用

注水井在作业、洗井前需泄压放溢流,传统放溢流是通过控制回水阀门来调节溢流量大小,由于人为操作不平稳,压降速度控制不好,易造成地层出砂,轻着使注水变差,注水压力上升,增加注水成本,重着砂埋油层或卡管拄,增加修井费用,甚至使注水井点缺失,降低注水控制储量。另外用回水阀控制泄压,由于井口与回水压差过大极易刺坏阀门,安装水嘴套成本高不宜实施,研制的泄压水嘴套能有效解决上诉出现的问题,能达到平稳控制溢流量及压降速度的目的。     

地应力和温度载荷耦合作用下注汽井射孔套管损坏的数值模拟

注汽井射孔套管损坏问题在我国许多油田十分普遍，为此进行了地应力和温度载荷耦合作用下套管的应力变化规律以及对套管损坏影响的研究。提出了一种二阶段的计算策略，首先采用粗网格获得套管附件的地应力和温度，然后缩小模型范围，采用细密网格获得更精确的结果。最终计算结果表明，射孔导致套管的应力集中比较明显，最大VonMises应力可能增加13～1．5倍；温度载荷对套管应力有重要的影响，200℃注汽时温度效应使得最大VonMires应力增大26．5％。研究结果为油田现场确定合理的注汽温度，预防和减少套管损坏提供了理论依据。     

套损井下悬挂4″套管修复技术

文东油田经过多年开发,油水井井况损坏严重,套变、套损严重影响了文东油田的正常开发,破坏了注采井网,加大了层间矛盾,各种增产增注工艺措施受到严重制约,开发水平难以有效提高。我们研究实施了悬挂4″套管治理套损井工艺,对提高油田套损井修复成功率,开展高含水井的有效治理、完善注采井网、增储上产具有十分重要的意义。     

哈法亚Yamama油藏套管损坏机理分析

针对哈法亚Yamama油藏异常高温、高压以及原油溶解气中高含CO_2的储层,首先对Yamama层CO_2腐蚀环境中套管扣型、选材等与套管腐蚀损坏进行了系统的分析,并推荐Yamama层生产套管和尾管材料选用C90-3Cr,扣型选用气密封扣,该材料和扣型能预防CO_2腐蚀和泄漏;其次,根据弹塑性接触问题的有限元方法和理论以及Yamama层水泥环、岩石及地应力参数等,建立了Yamama层在水泥环完好情况下套管损坏力学分析的有限元模型,系统地分析和研究了在不同井筒内压作用下,套管的力学损坏过程,同时获得了地应力传递到套管外壁和水泥环外壁的平均压力,为套管损坏的预防措施和强度设计提供了理论依据;最终通过射孔对套管强度的影响研究,针对Yamama储层,采用120°相位角螺旋射孔,以便延长套管的使用寿命。     

低渗透储层应力敏感性及其对石油开发的影响

 为更深入研究低渗透储层的应力敏感性,以变径毛管束模型为基础,从理论上证明低渗透储层的强应力敏感性;并通过保持围压不变、改变流体压力的试验方法研究有效应力、孔隙结构及应力加载方式对储层渗透率的影响;在此基础上,利用数值模拟技术详细研究不同储层条件下的应力敏感性对油田生产的影响。研究结果表明：应力变化对孔隙度的影响较弱,而对渗透率的影响较大,低渗透储层渗透率应力敏感性更强;储层应力敏感性与孔隙结构、有效应力及其加载方式密切相关;渗透率越小、有效应力越大、应力加载速度越快,则储层的应力敏感性越大,且随着有效应力的减小,渗透率存在永久伤害,难以恢复至初始值;生产井的生产压差与应力敏感系数呈指数关系,储层非均质性越强、渗透率越小,应力敏感性越大,对油田生产的影响越大,而油藏韵律性对储层应力敏感影响较小。该研究结果对于合理开发低渗透油藏具有一定的指导作用。     

渤海油田注水井环空保护封隔器的研制与应用

针对渤海油田注水井在配注过程中存在不同程度的环空带压等问题,研制了RHP214B型环空保护封隔器,该封隔器采用上、下两组卡瓦结构设计,增强了封隔器在注水过程中抵抗因多种效应引起的油管蠕动性能;封隔器通过环空加压座封,采用双级液压缸设计,较低的环空压力即可实现封隔器的座封;通过上提实现封隔器的回收,回收过程中内部循环通道打开,实现油套压力平衡,降低井控风险。室内和现场试验表明,该封隔器密封性能可靠,达到设计要求,可满足密封压差35MPa要求,为渤海注水井控制环空带压问题提供了技术保障。     

国内三种类型自动泄压装置（泄压口）产品介绍

2006年5月1日实施的GB50370—2005《气体灭火系统设计规范》中对泄压口的描述是：灭火剂喷放时,防止防护区内压力超过允许压强,泄放压力的开口。气体灭火系统防护区泄压口也称为自动泄压装置,简称泄压口。它是与气体灭火系统配套的必备设备,一般安装在气体灭火系统防护区外墙或走道内墙的泄压孔上。     

尕斯库勒油田酸化工艺优化研究

尕斯库勒油田为砂岩油藏,在注水开发过程中,因地质因素、储层潜在伤害因素、外来诱导伤害等因素,导致注水井欠注严重,影响开发效果。本文通过酸化工艺的研究,分析出影响酸化效果的四种因素,并从施工工艺、施工前准备工作、施工后水井工作制度几个方面相应研究出了解决办法有效的解决尕斯油田注水井的欠注问题,酸化增注有效率85%,大部分水井酸化增注有效期超过6个月。     

射孔对地层破裂压力的影响研究

射孔孔眼是沟通井筒和地层的通道，压裂施工中射孔参数的选择影响到施工效果，使用三维有限元模型结合岩石的抗拉破坏准则，系统研究了垂直井中射孔对于地层破裂压力的影响。考虑的射孔参数包括射孔密度、射孔方位角、射孔孔眼直径和射孔孔眼长度。通过计算分析得到了一些新的认识。主要结论包括射孔密度和射孔方位角是影响地层破裂压力的主要因素。射孔孔眼长度和射孔孔眼直径的影响不大。结论对于实际的射孔参数优化设计和压裂施工具有参考意义。     

高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌开裂渗漏研究

 基于弹性损伤理论和等效连续介质渗流理论,提出一种可以在高压水工隧洞衬砌开裂后估算隧洞渗水量的方法。以不同水压力作用下钢筋混凝土衬砌的裂缝宽度变化作为考虑衬砌渗透性变化的主要因素,考虑衬砌裂缝与断层相交的情况和高压固结灌浆作用的影响,对水工隧洞充水、放空阶段的内外水渗漏做出相应探讨。将惠蓄高压隧洞的监测数据和数值模型计算结果进行对比得到,隧洞的渗水量与衬砌裂缝开度及洞周是否存在较显著的渗漏通道存在密切联系。在隧洞洞周没有或尚未形成显著渗漏通道的情况下充水或放空时,计算结果与实际监测结果吻合良好;在衬砌裂缝与断层连通的渗漏通道形成后,计算结果和监测结果则会存在一定的差距。研究结果可为水工隧洞充水期内水外渗和放空期外水内渗渗漏量计算提供一种有效的思路。     

地层条件下凝析气藏的多相渗流特性

 在进行凝析气藏的数值模拟、试井分析以及开发动态预测的过程中,需要获取具有代表性的凝析油气、油水和气水相对渗透率曲线。深层高温高压凝析气藏在开采过程中地层流体渗流伴随着复杂的相变,因此,不能用传统的油气相渗曲线来代替实际地层条件下凝析油气相对渗透率的变化规律。在地层常规物性和流体特性分析的基础上,以实际凝析气藏的凝析油、气和地层水为实验流体,用实际凝析气藏的岩石作为多孔介质,在地层温度和压力条件下研究了多相渗流特征,得到了油气、油水和气水多相渗流的相渗曲线,表明地层条件下低孔低渗岩石的油水、油气和气水两相共渗能力较弱,而对于含裂缝或孔洞的高孔高渗岩石,油水、油气和气水两相共渗区较宽,驱替效率较高。这些成果为高温高压凝析气藏的动态模拟与预测提供重要的数据和相渗曲线。     

露天坑回填土石混合体的渗流特性及颗粒元数值分析

 针对土石混合体的渗透性,结合唐钢司家营铁矿III采场露天转井下的回填土石混合体工程,采用室内试验、现场试验和数值模拟的方法对其进行系统地研究,得出土石混合体的渗透系数与其非均匀度近似存在线性关系,渗透系数与混合土的孔隙比成正比;合理控制回填废石的粒径级配,降低平均粒径与非均匀度,可有效降低回填土石混合体的渗透性。通过颗粒元数值正交试验确定对土石混合体的渗流量影响顺序,并二次逐步回归出回填层厚度,水头压力,孔隙率,平均粒径对渗流量的关系式,为土石混合体防渗抗渗提供计算工具。     

特低渗透油藏非达西渗流模型及其应用

根据矿场试验和室内试验的研究成果，开发低渗透和特低渗透油藏时会产生非达西渗流现象，尤其是原油渗流会存在较为明显的启动压力梯度。结合低渗透油藏注水开发的特点，考虑油、水两相渗流均存在启动压力梯度，以及岩石存在应力敏感，建立三维油、水两相非达西渗流数学模型。利用差分方法得到该模型的数值差分格式，在此基础上编制模拟软件。以大庆肇源油田源121—3区块为研究对象，首先将建立的非达西渗流的数值模拟结果与现场实测的生产动态数据进行对比验证。然后，在五点注采井网的基础上，设计一个“正方形注采单元”，在保持采油井和注水井井底流压的前提条件下，改变注采井距，通过模拟计算得到油井见水时地层流体压力、流体压力梯度、地层绝对渗透率和启动压力梯度的空间分布，最后得到有效驱动注采井距，从而为该特低渗透油藏的注采井网部署提供依据。     

地层各向异性对套管受力的影响

套管损坏是制约油气生产的瓶颈问题，而套管外挤载荷设计合理与否对套管寿命具有决定性的作用。前人在研究套管外挤载荷时，都将地层考虑为正交各向异性、横观各向同性材料，没有考虑在垂直井眼轴线平面上岩石力学性质各向异性的问题。在考虑这一特点的基础上，建立，套管应力计算的力学及有限元模型。计算结果表明，在均匀水平地应力条件下，若地层为横观各向同性，则套管应力为均匀分布：若地层力学件质在垂直井轴平面上为各向异性，则套管应力由均匀分布转化为非均匀分布，且戍力极值增大。这一结论说明；在均匀水平地应力条件下，地层各向异性对套管受力有着较为明显的影响，在设计套管外挤载荷时，应该给予允分考虑；同时这也有助于解释套管所受外挤载荷超过上覆岩层压力的问题。在非均匀水平地应力条件下，无论地层为各向同性或各向异性，套管应力均呈现非均匀分布态势，其套管应力极值变化不大。因此，在非均匀水平地应力条件下，地层各向异性对套管受力影响不大，在设计套管外挤载荷时，可简化省略。     

煤岩渗透率对孔隙压力变化响应规律的试验研究

 利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,开展不同有效围压条件下分别充CH4与CO2气体时原煤的渗透率与孔隙压力之间关系的试验研究,以探讨在低孔隙压力的环境下,煤岩渗透率对孔隙压力变化响应的敏感性。研究结果表明：(1) 在低孔隙压力的环境下,煤岩渗透率随孔隙压力的增加呈幂函数递减趋势,其过程可分为渗透率加速变化阶段和稳定变化阶段;(2) 相同孔隙压力、有效围压条件下,充CH4气体的煤岩渗透率高于充CO2时的煤岩渗透率;(3) 采用渗透率变化率Dp以及孔隙压力敏感性系数Cp评价渗透率对孔隙压力的敏感性,得出孔隙压力小于1.0 MPa时,煤岩渗透率对孔隙压力的响应程度较为显著,并基于Cp推导出煤岩渗透率与孔隙压力的函数关系式。     

计算流场尺寸对风压系数影响的研究

计算流体动力学（CFD）技术已成为研究建筑结构风压系数的有效手段之一,但合理的风场构筑理论和构筑方法是准确模拟建筑结构风场的基础,对此研究成果不多。基于CFD软件,建立了单体方形建筑有限元分析模型,通过改变三维流场特征尺寸,研究了单体建筑物在不同流场断面高度、宽度,来流、尾流长度等尺寸效用下结构表面风压特征及风压系数变化规律。结果表明：流场高度主要影响迎风面的风压系数,流场宽度的变化主要影响结构迎风面以及结构两侧的风压系数分布,流场长度的影响集中在迎风面和背风面。研究结果可为此类建筑物合理使用数值风洞提供参考。     

煤层瓦斯抽采爆破卸压的钻孔布置优化分析及应用

 为解决重庆地区低透气性松软煤层瓦斯抽采率低的难题,提出煤层底板预裂爆破卸压增透新技术,指出其增透过程分为爆破应力波与爆生气体共同作用形成裂隙贯通区和爆破空腔顶部煤岩体垮落形成卸压带2个阶段。借助数值模拟对不同孔距爆破应力波的动态演变规律进行研究,发现预裂爆破影响范围分为粉碎区和贯通区,其中粉碎区范围约为爆破孔直径的6倍,而贯通区的形成则主要受大直径控制孔反射形成的拉伸波作用,最终得到预裂爆破形成贯穿裂隙且保持与控制孔同高破坏区间的最优孔距为0.9 m,并将该技术应用于重庆–煤矿K4煤层底板巷预抽瓦斯工程。应用结果表明：瓦斯抽采纯量提高2.8倍,瓦斯抽采浓度提高3.75倍,而且在爆破完成20～30 d后瓦斯抽采效果明显提高。