利用井下节流技术防止水合物形成

井下节流技术是将节流嘴置于油管某一适当位置,使井筒压力降低,改变水合物形成条件,防止井筒水合物堵塞,同时可有效降低井口装置的压力,使井口装置更加安全可靠,使用寿命延长。为准确预测井下节流后气井井筒温度、压力分布．判断水合物形成条件,将井筒节流温压分布模型与水合物预测模型相结合,建立了气井井下节流水合物预测模型。结合油田实例．预测了气井节流后温度、压力沿井筒的分布,计算了节流后温度、压力条件下井筒内水合物的形成温度,为气井井筒水合物的防治提供了重要依据。,在气井中,利用井下节流技术能够有效地防止水合物的形成,研究成果已用于指导双家坝气田采气工程设计。     

海上气井压力测试新工具新技术应用

ANT-DFH-B型电子式井下压力计投放仪,配备新的测试数据处理技术,实现了采用无钢丝穿越井口的井下压力计测试。通过研制的海洋气井温度压力计算软件,计算出整个井筒的压力剖面和温度剖面,通过海上实测数据,与传统方法对比,体现出新方法更准确,达到了精确确定地层压力和产能的目的。     

海上深水钻井井筒温度压力预测与分析

海上特别是深水钻井作业井筒温度压力准确预测是保证钻井作业安全以及钻井/钻井液设计与评估的重要参数。由于海水和地层双重影响井筒温度变化较大,而钻井液物性(密度、流变性等)受井筒流动传热的影响较大,同样钻井液物性的改变反过来也会影响井筒温度压力的准确预测,如果钻井液参数视为常数,按照地面条件下钻井液物性预测井底压力和温度则其精度难以保证,在钻井液密度敞口非常小的地层,可能会产生井漏、溢流等井下复杂或事故。本文分别对深井水基钻井液的密度、黏度等物性参数预测模型进行了优选,建立了深井钻井井筒流动传热模型预测井筒压力温度,并分析了工艺参数对井底压力温度的影响。本研究为准确井底压力温度、预防钻井复杂事故,保障海上深水安全高效钻井具有较高的指导价值。     

塔里木油田高压气井井下节流防治水合物技术

塔里木油田高压气井开采过程中水合物堵塞问题严重,影响了气井的正常生产,因而研究应用了合理的井下节流防治水合物技术。利用水合物生成预测模型与气井井筒压力温度预测模型,对高压气井的水合物生成温度和生成位置进行了预测;采用节点系统分析方法,以节流器为节点预测气井井下节流后的温度压力分布,对比节流前后的井筒压力和温度分布,分析高压气井井下节流防治水合物效果。根据高压气井LN422井的水合物相态曲线和井筒内温度压力场,认为水合物形成风险区为500 m以浅井段。应用井下节流技术后,LN422井的井口压力由29.2 MPa降至12.0 MPa,井口温度由21.0 ℃升至23.7 ℃,且井筒中各处的温度均高于该处的水合物生成临界温度。研究结果表明,井下节流技术可显著降低高压气井的井筒压力和水合物生成风险,延长生产免修期。      

井筒微芯片示踪器研制

为了快速检测钻井过程中的井筒压力和温度分布,从而对井涌、井漏和钻具磨损等各类井下故障进行判断和预测,进行了微芯片示踪器研究攻关。采用微型化采集技术、高效电源管理技术和高温高压封装技术,设计研制了小尺寸、低功耗井下数据采集系统——微芯片示踪器样机。该示踪器连续投放到循环的钻井液中,可以快速采集井筒中的压力和温度数据,获得井筒温度、压力分布剖面。微芯片示踪器原理样机直径只有20 mm,地面测试表明,该样机可连续采集到养护釜中100 ℃以下的温度变化,以及20 MPa以下的压力变化。这表明,利用微芯片示踪器可以采集到井筒中的压力和温度数据,建立井筒压力和温度分布剖面。      

基于耦合模型的高压气井井下节流工艺设计方法研究

主要针对高压气井冬季易堵、存在较大安全隐患的生产难题,开展井下节流工艺技术研究。根据井下节流机理,基于天然气在井筒流动规律和地层径向传热,建立了井筒压力和流动温度预测数学模型,并采用精度较高的龙格库塔方法进行数值求解,采用组分模型和等熵焓变预测节流温降。根据气井产量、水合物生成条件、井筒压力、温度分布预测确定节流工艺参数,根据所建立的井下节流设计模型,对川孝452井进行工艺参数设计和现场试验,取得了良好效果。     

高压气井井下节流工艺设计方法研究

针对高压气井冬季易堵、存在较大安全隐患的生产难题,开展井下节流工艺技术研究。根据井下节流机理,基于天然气在井筒流动规律和地层径向传热,建立了井筒压力和流动温度预测数学模型,并采用精度较高的龙格库塔方法进行数值求解,采用组分模型和等熵焓变预测节流温降。根据气井产量、水合物生成条件、井筒压力、温度分布预测确定节流工艺参数,根据所建立的井下节流设计模型,对川孝452井进行工艺参数设计和现场试验,取得了良好效果。     

产液量对抽油井内流体温度的影响分析

油井井筒多相流的温度是研究多相流压力和其他参数的基础，同时也是油井生产管理中的一个重要参数。影响油井井筒多相流温度的因素较多，主要通过对井下测试数据的分析，研究了油井井筒流体温度与地温梯度、产液量、含水等因素的关系，这对认识抽油井内温度变化的规律具有借鉴意义。     

高温高压深井天然气测试管柱力学分析

高温高压深井由于地层具有很大的不确定性,测试过程中油气产量、压力、温度等参数变化范围大,使得深井测试中易出现井下工具和管柱变形、断裂等问题。以测试井井筒压力、温度预测计算为基础,结合高温高压深井的特点,分析了压力、温度变化和流体流动引起的活塞效应、螺旋弯曲效应、鼓胀效应和温度效应对井下测试管柱受力和变形的影响,并建立了测试过程中井筒内温度、压力随井深变化的预测模型,编制了高温高压深井的测试管柱力学分析软件。该成果为高温高压深井测试管柱强度设计与校核、施工参数计算等提供了依据。     

井下多元参数长效监测光缆管结构的设计与研制

目前海上稠油热采井超高温光纤长效监测技术中,光缆管结构设计单一化,仅能开展分布式光纤温度传感技术（DTS）参数监测,而无法同时获取井下温度、压力数据。为解决此问题,设计了一种温压同测光缆管,该光缆管为3层管结构,可实现高温井筒环境内对DTS、分布式光纤声波震动传感技术（DAS）数据同时采集与传输。通过数学模拟分析,推演该光缆管可精准测取井下压力数据,并结合光纤温度监测,可使多元参数集中传输,且采集通道互不干扰,保障数据传递的实时性和独立性。通过地面氮气传输实验测试,该温压同测光缆管在不同氮气流速下,压差值均小于0.01MPa,验证了温度、流量对压差影响较小,可以保证测试整体的精确程度,满足压力测取精度要求。研究表明,在热采井进行光纤长效监测时,温压同测光缆管可以实现井筒多元参数同测,为海上油田注热井完成井筒多元参数长效监测提供技术保障。     

气井井下节流动态预测

气井井下节流工艺将节流器安装于油管的适当位置来实现井下调压，能充分利用地热对节流后的天然气加热，从而改变天然气水合物的生成条件，对于防止水合物生成起到了积极的作用。井下节流后，气体由于压力降低而膨胀，气体的压能转变成动能，促使气流速度增大，有利于提高气井的携液能力。文章应用节点系统分析方法，以井下节流器为节点，建立了气井井下节流过程井筒压力温度动态预测模型。该模型综合考虑了流入动态和井筒径向传热机理，能够预测井下节流压力、温度等重要参数，为井下节流动态分析、井下节流器工艺参数设计、水合物防治、排液采气工艺提供了必要的技术手段。     

复杂油气溢漏早期识别与安全控制研究进展

随着油气钻探逐渐向深层超深层发展，将面临更高的温度和压力条件，更复杂的地层压力体系，易引发溢流和漏失等井下复杂情况，甚至是井喷事故，导致严重后果。为此，及早发现溢漏复杂情况并及时进行井筒压力安全控制则显得非常重要。针对现场溢漏等复杂环境，通过理论分析、数值模拟及定量表征等方法，从井筒压力演变机理、参数表征方法、未知参数估计以及井下复杂诊断方法等方面开展研究，形成了溢漏早期自动识别、井筒压力闭环高效控制方法，得到了基于机理与数据复合驱动井下复杂诊断方法，研发了溢流漏失随钻实时识别和监测方法与系统。研究成果在塔里木碳酸盐地层、库车山前、新疆南缘等地的现场试验结果表明，溢流漏失发现时间较传统录井警报大幅提前，最大程度降低了作业风险，平均复杂处理时间降低66%,丰富了井筒安全监控技术内涵，将推动我国井下溢漏风险技术由定性分析走向定量计算。     

基于微芯片技术的全井筒压力温度采集器

针对全井筒工程参数测量的需要,设计基于微芯片示踪技术的全井筒压力温度采集器。示踪器由传感器、电子线路和封装外壳组成,系统功耗低(小于30mW),体积小(Φ16mm),重量轻(4g),测量压力达到60 MPa,测量温度达到100℃。在井筒压力温度采集过程中,示踪器被投入井筒内,浮在钻井液里并随钻井液运动,最后从井筒底部返回地面,在这一循环过程中,示踪器连续采集井筒中流体的压力和温度。作为一种可扩展的随钻测量平台,示踪器可以为钻井工程、井漏识别、压裂作业、井下高速数据传输等领域提供服务。     

高温高压条件下钻井液当量静态密度预测模型

高温高压井中,钻井液密度受温度和压力的影响较大,如果按照钻井液地面物性参数来计算井底静压则会产生较大误差,在孔隙压力与破裂压力差值很小的井中,可能会产生井涌、井喷或井漏等井下复杂情况或事故.从井筒温度场的数值模拟入手,首先建立了钻井液循环期间井筒的温度分布模型,然后通过高温高压钻井液密度试验,分析了钻井液的高温高压密度特性,并在试验的基础上建立了高温高压钻井液密度预测模型,在此基础上,用迭代数值计算方法建立了钻井液循环期间当量静态密度预测模型.该模型将循环期间的井筒温度场模型与高温高压钻井液密度预测模型结合起来,计算出的钻井液当量静态密度较为准确.该模型为控压钻井技术提供了理论依据,对于合理控制井下压力、预防井下复杂情况和事故的发生具有指导意义.     

试油井电泵排液地面直读技术

为避免其它排液方式造成的井场污染及井筒质量事故 ,在试油井排液中应用电泵排液地面直读技术 ,有效解决了以往只能凭借经验判断井下温度、压力造成井筒超压、超温导致机组和电缆损坏这一问题。该技术实现了电泵机组下井过程中在地面及时监测井下温度和压力 ,并能及时掌握井筒液面及液柱状态 ,可有效预测过载、欠载 ,及时采取保护措施 ,有效缩短排液周期 ,提高试油进度。     

多层合采智能井实时压力与温度分析模型

智能井各层井筒内实时压力、温度、产量与含水率等数据是指导调控匹配各层产量的重要参数,缺一不可。由于井下情况复杂,目前智能井系统普遍没有安装井下流量计与密度计,因此无法得知各层油藏参数、产量与含水率数据。基于质量守恒、动量守恒理论,结合传热学、热力学、渗流力学等理论,建立层段油管内与油套环空内流体能量守恒方程,利用各层井筒内油套环空与油管内流体单点压力温度实时监测数据分析出各层油藏参数并计算出各层产量与含水率。结合1口智能井实际生产数据,根据各层井筒内实时监测的压力与温度数据计算出各层油藏参数、产量与含水率。通过常规生产测井结果与实时压力温度数据分析结果对比,结果吻合度很高,证明该分析模型实现了智能井实时生产测井的功能,解决了现场实际生产问题。     

控压钻井井下不可测变量的非线性估计

控压钻井井下流量和压力的变化是判断井下工况的重要标志。从准确估计井下流量和压力的角度出发,以井筒为对象建立井下三阶动态模型,该模型中含有未知参数和未知状态,模型中摩擦因数项作为未知参数变量,井下流量和压力作为未知状态变量。以此模型为基础,建立李雅普诺夫函数,设计一种全新的非线性状态观测器,估计井下未知参数和未知状态,同时保证观测器估计误差收敛到零。利用钻井数据和井筒模拟器,分别在不存在建模误差和存在建模误差的条件下对非线性状态观测器进行仿真,两种条件下的仿真结果表明,该观测器均能够快速、实时、准确地估计井下流量和压力。     

海上CO2埋存井井筒温度压力影响因素研究

准确预测CO₂埋存过程中井筒温度压力场以及CO₂的物性参数变化对安全埋存至关重要。为此,建立了埋存井井筒温度、压力与CO₂物性参数的耦合计算模型,计算得到了实例井井筒温度压力分布以及CO₂物性参数随井深的变化规律,并对注入参数对于井筒温度压力分布影响规律进行分析。研究结果表明：井筒内CO₂流体的流速、努塞尔特数和对流换热系数随井深的增加而增大,密度、黏度、摩阻系数、导热系数和普朗特数随井深增加而减小,定压比热容在温度压力综合作用下有一定波动;注入温度对井筒压力和井底温度压力影响很小;注入速率增大会使相同井深处温度降低、压力升高,调节注入速率可以在对压力影响较小的同时有效调节井筒温度分布;注入压力的变化对压力梯度几乎无影响,在压力较大时对温度梯度影响较大,通过调节注入压力可以有效调节井筒压力分布。研究结果可为海上CO₂埋存井井筒完整性的准确评价提供理论基础。     

深水高温高压井钻井液当量循环密度预测模型及应用

深水高温高压井具有井筒温度场变化复杂、钻井液物性变化大等特点,导致钻井液当量循环密度(ECD)难以准确预测。为此,根据南海某研究区深水高温高压井钻井资料,通过PVT测量仪和旋转黏度计研究了深水水基钻井液当量静态密度、流变参数与温度、压力之间的响应特征,并根据实验数据拟合经验模型参数,同时考虑温度和压力对钻井液物性参数的影响、海底增压对井筒流场与温度场的影响,对深水高温高压井ECD计算模型进行完善。研究表明:高温高压环境对水基钻井液物性有较大影响,海底增压泵排量越高,井筒内ECD越高。利用模型对南海ST362-1d井进行实例计算,ECD模型预测值与实测值平均误差仅为0.249%。该研究结果对深水高温高压井水力参数优化设计及井筒压力控制具有一定的参考价值。     

井下循环温度及其影响因素的数值模拟研究

井下循环温度不但直接影响钻井液的流变性、密度及化学稳定性等,而且与井内压力平衡、循环压耗、套管和钻柱强度设计等有关,因此准确确定钻井作业时井内循环温度的分布和变化规律对钻井循环压耗、井控和安全快速钻进具有极其重要的意义。根据能量守恒原理,针对井筒内热量传递的特点,建立了钻井循环时井内温度的数学模型,并用有限体积法对该模型进行了求解,最后用实测的井筒温度对模型预测结果进行了验证。同时对影响井下循环温度的参数进行了敏感性分析,分析结果表明,钻井液和地层的热物性参数以及钻井液入口温度、循环流量等因素对井内温度分布有较大影响,掌握这些参数值对准确预测井内温度分布至关重要。