分层注水井配水嘴嘴损曲线规律实验研究

分层注水是解决油田开发中的层间矛盾,实现有效注水,保持地层能量,维持油田长期稳产高产,提高水驱动用储量和采收率的重要手段。通过现场井底注水过程的模拟实验研究,得出了不同内径配水嘴压差和流量之间的关系曲线,并拟合出水嘴管径、压差和流量三个量的嘴损曲线关系方程。在油田分层注水开发中应用嘴损曲线法可以快捷、方便地进行水嘴调配。     

旋流式高效注水节流水嘴的设计

为了对低渗透油田非均质性严重的主力油层实施大幅度节流降压 ,避免超注 ,设计了旋流式高效注水节流水嘴。介绍了该水嘴的结构、特点、原理及设计计算方法。根据地面试验数据 ,给出了该水嘴嘴损曲线。该节流水嘴已应用在 5口井共 6个层段上 ,分层注水合格率从 0提高到 84 6 %。实践证明 ,新研制的节流水嘴技术是可行的 ,它有效地解决了高压差下的低流量配水问题 ,为低渗透油田挖掘差薄油层潜力 ,实现增效注水提供了有效的技术手段     

CFD技术在防堵塞系列配水嘴设计中的应用

应用CFD（计算流体动力学）技术模拟配水嘴嘴损特性,分析配水嘴内部流动特性,设计了防堵塞新型系列配水嘴。在对新型结构配水嘴的嘴损特性和内部流动进行数值模拟基础上,结合原始孔口水嘴的数值模拟结果对新型配水嘴进行了定型和系列化设计。根据水嘴内部流场中压力和流线的分布,分析了新型配水嘴的节流原理。结果表明：模拟配水嘴嘴损所采用的数学模型和计算方法合理有效,设计了与试验相符的、满足工程实际技术要求的新型系列化防堵塞配水嘴。拓展了CFD技术应用领域,为新型配水器水嘴的研制和调配提供了新的方法。     

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。     

多水嘴配注技术嘴损试验研究

空心集成配注技术采用多个水嘴来控制注水井各层段注入量,得到水嘴压力损失与流量的关系,有助于指导作业现场的水嘴选择。通过理论分析可知,空心集成配水器水嘴结构满足薄壁圆形小孔出流条件。设计了水嘴嘴损试验,得到不同水嘴个数和不同直径水嘴的流量系数,验证了理论分析的正确性,并得到可应用于现场的水嘴压力损失与流量的关系式。     

注水井智能分注工具新型流量测量技术研究

智能分注技术能够实现分层注水井动态数据的连续监测、注水方案的实时调整，保证注水合格率。但是成本高，不能在多层精细分注井大规模应用。其中，电磁流量计在智能配水器中的成本占比约为38%,为降低成本而取消物理流量计，开展智能配水器新型流量测量技术研究。利用无量纲分析方法，构建智能配水器水嘴前后压差与流量和水嘴开度经验计算准测方程，通过室内试验获取方程的经验参数。利用压力传感器监测注水井压力，将压差值代入方程并计算流量，实现注水井分层流量实时测量。室内试验结果表明，新型流量测量技术获得的计算流量值与标准流量值比较，相对误差小于12%。在智能分注工具中采用新型流量测量技术，不需要配置流量计，从而降低智能分注工具的成本，为智能分注技术的规模化应用提供技术支持。     

基于Solid Works Flow Simulation的球阀内部流场仿真模拟研究

为了了解流体在球阀不同开度下的流动状态及对应的流阻系数,应用商业软件Solid Works Flow Simulation对球阀不同开度的三维流场进行数值仿真模拟和可视化研究。模拟结果表明,在开度较小的情况下,阀芯横截面流速沿中心线呈对称分布,阀芯内部流场存在一对尺寸相等、方向相反的漩涡,且这对漩涡基本占据整个流道;同时出口管路也存在强烈的涡流,随着球阀开度的增大,流动达到稳定,漩涡消失。利用数值模拟结果,求解不同开度下球阀的流阻系数,并与实验拟合公式结果进行对比,验证了数值模拟方法的可靠性。根据球阀流阻系数与开度变化的趋势可知,当球阀开度增大到70%时,再增大开度对流阻系数的减小影响不大。模拟结果可为球阀结构设计和性能优化提供参考。     

往复式油气混输泵组合阀流场数值模拟

建立了往复式油气混输泵组合阀的三维流场几何模型。根据泵速、活塞行程和活塞直径等工作参数,给定组合阀的边界条件。利用Fluent软件对不同最大开启高度、不同介质气液比下组合阀内流场进行数值模拟,获得了最大开启高度、介质气液比与组合阀进出口压差、流量系数之间的定量关系。结果表明:当最大开启高度一定时,随着介质气液比的增大,阀进出口压差减小,而流量系数基本保持不变;当介质气液比一定时,随着最大开启高度的增大,进出口压差减小,流量系数减小。为往复式油气混输泵组合阀的设计计算提供参考。     

分层注水可调水嘴调节能力仿真计算与分析

注水量精确控制是分层注水工艺的难点,特别是低渗透油藏的小水量分层注水控制尤为困难。根据智能注水井可调水嘴的控制机制,建立了二层分层注水的系统水力学模型。应用有限元方法获得了"U"形可调水嘴的流量系数与水嘴开度的关系,在此基础上数值求解二层注水系统水力学模型,模拟计算了注水量和地层吸水压力变化对水嘴开度的影响。结果表明,注水量和异常的地层压力是制约自动水嘴调节能力的最重要因素,过小的注水量和异常的地层吸水压力会导致水嘴开度过小而无法正常工作。     

基于FLUEN的双台阶水平井水嘴选择方法研究与应用

为了实现超深双台阶水平井分层注水工艺中的水嘴快速、准确选择,提出一种基于FLUENT的水嘴选择方法,采用FLUENT软件对配水器通道压降、不同孔径、不同流量下的水嘴压降进行模拟,形成孔径、流量、压差数据库,然后采用无量纲化处理方法建立水嘴三参数单曲线拟合公式,摒弃水嘴流通系数影响,实现已知过流量、压差,准确计算水嘴直径。现场2口双台阶水平的应用结果表明,该方法可快速准确完成配水器水嘴选择,一次选择成功率100%、单层配水精度提高了6倍,该项水嘴选择方法适用于井下所有圆形孔板类水嘴的选择。