降压开采海域天然气水合物电潜泵排采生产优化

天然气水合物试采实践表明,电潜泵是降压开采天然气水合物最适宜的人工举升工艺。综合考虑复杂的分采管柱、周围海水环境的温度场、电潜泵和气液分离器等多种因素的影响,建立了降压开采海域天然气水合物电潜泵排采的井筒气液两相流模型,分析了不同管线的传热过程,预测不同管线的流型分布、温度和压力剖面等,并利用该模型进行生产优化。研究结果表明,在天然气水合物降压开采过程中,通过增加井口回压或电潜泵频率能够降低采气管线中的动液面高度,从而降低采气管线连续出水的风险。该研究为降压开采海域天然气水合物电潜泵排水采气的生产优化提供参考依据。     

游梁式抽油机游梁平衡重计算新模型

为了精确计算游梁式抽油机游梁平衡重的调整量,保障游梁式抽油机安全节能运行,需要对游梁式抽油机的调平衡模型进行研究。分析了游梁式抽油机急回运动特性,得出了抽油机上下冲程所用时间可能不相等的结论,并建立了游梁平衡抽油机上下冲程电机平均输出功率的计算公式。在此基础上,依据抽油机上下冲程电机所做功相等的平衡准则,利用平衡重平均功率变化与电机功率变化的关系,推导出了功率曲线法游梁平衡重计算新模型。实例计算表明:应用新模型对平衡重进行调整后,上下冲程电机做功差值很小,更能满足上下冲程电机做功相等的平衡准则要求;抽油机上冲程运行时间越长,平衡重调整量越大,而下冲程运行时间越长,平衡重调整量越小;当上下冲程运行时间接近时,新模型和简化模型计算结果接近。这表明,对于上下冲程运行时间不相等的游梁式抽油机,利用功率曲线法游梁平衡重计算新模型调整平衡重,抽油机平衡状况更佳。      

一种新型高效泡排剂的性能评价及现场试验

针对大牛地气田部分气井产出液中凝析油含量偏高导致现用泡排剂效果差的问题,引进新型高效泡排剂,采用Q/SH4006 03—2014 《大牛地气田泡沫排水采气工艺作业规范》进行了室内性能评价、并选取3口井开展了新型高效泡排剂抗油性先导试验。测试结果表明,该泡排剂在温度为70℃、凝析油体积分数为30%的条件下,初始泡高、5min泡高以及携液率分别高达160mm、150mm、64.8%,均优于现用泡排剂,抗凝析油性能良好。现场试验表明,3口井(凝析油体积分数10%～20%)试验后,平均单井油套压差减小0.34MPa,单井产气量增加618m3/d,排水采气效果明显,表明该泡排剂对大牛地气田含凝析油气井有很好的适应性。经济核算显示,3口井试验后日增产量为1854m~3、累计增产量为7.9156×104m~3,累计创效9.18万元,投入产出比为1∶9,具有良好的经济效益。因此,该新型高效泡排剂在大牛地气田后期开发生产中具有一定的推广应用价值。     

全金属螺杆泵单相流体漏失规律

全金属螺杆泵的定子与转子采取间隙配合方式,工作过程中间隙漏失对其工作特性具有显著的影响。为深入研究间隙配合方式下的漏失规律,结合泵内各腔室间的漏失机理,应用缝隙流动原理建立了基于不同流动型态的全金属螺杆泵单相流体漏失模型,实现了泵内漏失的定量计算,并绘制了全金属螺杆泵排量特性曲线。研究表明,全金属螺杆泵漏失量主要取决于泵结构参数、流体物性参数以及举升压差,其中配合间隙、流体黏度影响较大;间隙漏失规律与泵内流体流动型态密切相关,紊流型态下漏失情况明显严重于层流型态;该泵更适用于原油黏度较高的油井举升,通过适当增加泵级数可提高泵的工作性能。     

井下涡流排液采气井筒临界携液量计算

井下涡流排液采气是一项新技术,目前缺乏对井筒涡流场临界携液流量的理论研究。根据两相流体动力学理论,对井筒涡流场中的液滴进行受力分析,得到液滴沿轴向和径向的运动方程,然后通过量级比较,忽略虚拟质量力和Basset力,建立简化的液滴垂向受力平衡方程,推导出涡流场临界携液流速与流量公式。现场实例分析表明:理论计算的涡流场临界携液流量比常规流场的临界携液流量平均降低26.4%;随着螺旋角增大,临界携液流量先增大后减小,存在一个使临界携液流量最小的螺旋角。井下涡流排液技术可使临界携液流量大幅降低,有效提高气井携液能力,排除井筒积液。     

玻璃钢-钢混合抽油杆优化设计

以防止底部杆柱受压失稳为前提,提出以系统优化为目标的玻璃钢-钢混合抽油杆柱设计方法。采用新方法快速确定最佳杆柱比例,给出了混合杆柱设计方法及步骤;根据油田区块的特点,应用等级参数加权法确定评估系数,实现抽油系统优化设计;根据模型进行编程,并对油田实际生产井进行设计。设计方案能够满足生产实际要求,具有下泵深度增加、产量增加、悬点载荷减小等优点。     

深井采油中玻璃钢-钢混合抽油杆设计新方法

针对深井特点,提出确保玻璃钢在不受弯曲、不受高温、不受压前提下,以整体杆柱质量最轻为目标的混合杆柱设计新方法。给出了确定混合杆柱组合比例的方法,并建立了新的杆柱设计模型。根据模型编制软件,并对油田深井进行混合杆柱设计。设计方案满足油田实际生产需求,并能使悬点载荷明显减小。     

基于平均功率法的游梁式抽油机功率曲线法调平衡模型

利用功率曲线数据进行游梁式抽油机调平衡的方法,是对电流法、示功图扭矩法等调平衡方法的补充。随着功率测试的普及,该方法的研究越来越受到重视。分析上、下冲程中曲柄平衡块对曲柄轴做功的平均平衡功率与曲柄平衡块位置的关系,结合平均电动机输出功率变化量与曲柄平衡块对曲柄轴做功的平均平衡功率变化量的关系,依据上、下冲程中平均电动机输出功率相等的平衡准则,建立了曲柄平衡抽油机平均功率法平衡调整量计算模型。结合现场生产状况,对模型进行说明与应用拓展,进一步提高模型的实用性。实例计算结果表明,该模型达到上、下冲程平均电机输出功率相等的要求,同时整个冲程中的电机均方根功率由9.444 4 k W减小到8.423 7 k W,有利于抽油机节能运行。     

涡流排液采气的液滴动力学分析与螺旋角优化

井下涡流排液采气是一种新型排采技术,目前对于涡流排液采气井筒旋流场液相受力特性和运动规律的认识仍然不清楚。为此,根据两相流体动力学理论,对井筒旋流场中液滴的受力特性进行分析,得到了液滴沿轴向和径向的运动方程,并对Basset力、虚拟质量力、Magnus力、Saffman力和Stokes力等典型作用力进行了量级比较。同时,以液滴所受垂直向上合力最大为原则,推导了涡流工具最优螺旋角公式;在所建立的液滴受力模型基础上,全面分析了各项作用力的成因、特点和方向。结果表明:1经过量级比较,可以忽略影响较小的视质量力、Basset力和对流体积力;2与常规井筒流场相比,旋流场中液滴在垂向增加了向上的离心力分量,有利于液滴向上运移。进而采用实例分析验证了最优螺旋角公式的可靠性,并且发现:随着井深减小,气体携液能力增强、最优螺旋角增大。该研究成果对于现场井下涡流工具优化设计和涡流排液采气作业具有指导意义。     

耐高含量凝析油泡排剂的研制及现场应用

针对龙凤山气区出水气井普遍具有井较深(3000 m)、气层温度较高(104～149℃)、部分区块凝析油含量特高(10%～60%)的特点,研制了一种有机铵盐型阳离子氟碳表面活性剂,将氟碳表面活性剂与实验室自制起泡剂(月桂酰胺丙基甜菜碱与α-烯基磺酸钠的质量比为10∶1)按质量比1∶15混合,得到耐高含量凝析油的泡排剂PQ-Y,考察了该泡排剂在高凝析油含量下的起泡力、稳泡力和携液能力及耐温耐盐性能,并进行了现场应用。研究结果表明,该泡排剂在160℃老化14 h后的初始起泡高度H_0和5 min后泡沫高度H5仍分别高达194 mm和186 mm,在矿化度高达250000 mg/L时其H0和H_5仍分别高达189 mm和180 mm,在50%石油醚含量下初始起泡高度H_0和5min后泡沫高度H_5分别高达171 mm和168 mm,携液速率达8 mL/min,证明其有较强的抗凝析油能力。在龙凤山北201-XY井现场试验中,平均产气量由7256 m~3/d提高到11329 m~3/d,提高幅度达56%;平均油套压差由2.66 MPa下降到2.38 MPa,下降10.5%;携液增产效果明显。该泡排剂可满足凝析油含量较高气区排水采气需求。图3表5参12