考虑滑脱的气液两相嘴流新模型

正确预测油嘴允许气液混合物通过的能力是开展油气井井下或地面节流工艺设计的基础,气液两相嘴流模型在采油气工艺中有广泛的应用。通过引入等效动量比容、等效动能速度概念,根据动量守恒原理建立了一个新的考虑气液间滑脱的气液两相嘴流质量流速预测模型,并进行了数值求解。与其他4个模型相比,新模型计算简单且方便。利用公开发表的亚临界流和临界流实验数据对新建模型和其他4个常用两相嘴流模型计算结果进行了比较。新建模型对质量流速预测能力的平均误差为1.37%,平均绝对误差为6.37%,标准差为5.79%;新模型对嘴前压力预测能力的平均误差为2.78%,平均绝对误差为8.43%,标准差为4.10%;明显优于Sachdeva、Perkins、Ashford & Pierce、Al-safran等模型。气液两相滑脱因子计算方法影响模型的准确性,为此对比分析了9个气液两相滑脱因子计算方法,发现本模型结合Chisholm的滑脱因子计算方法的预测结果最接近实验测试结果。同时以某产水气井为例开展了井下节流工艺嘴径计算,新模型设计的嘴径完成的配产率为96.5%。     

稠油热采井全井段热流耦合规律

针对多相流动下稠油热采井注汽过程中耦合机理不明确,开采参数优化不完善的问题,基于气液两相流理论,考虑井筒倾斜影响,结合井筒液膜分布特征,建立稠油热采井全井段气液两相热流耦合模型,分析不同参数对井筒内湿蒸汽热力学性质的影响规律。研究表明:井筒倾斜角小于45 °时,湿蒸汽热力学性质受井筒倾斜程度影响较显著;井筒倾斜角大于45 °后,对湿蒸汽热力学性质的影响逐渐减弱;蒸汽压力、蒸汽温度、蒸汽干度等随井深增大而发生变化,水平段的变化更显著。对辽河油田3口热采井注汽量等参数进行优化,在预期的油井产量条件下,注汽量分别降低了15.3%、16.6%、14.7%,显著降低了热采水平井的开发成本。该研究对指导井口注汽参数优化,提高注汽热效率具有重要指导意义。     

碳酸二乙酯-甲苯二元体系相平衡数据的测定与关联

采用双循环汽液平衡釜测定了101.3kPa下碳酸二乙酯-甲苯二元体系的汽液平衡数据。实验数据使用Herington面积积分法检验符合热力学一致性。运用Matlab中的非线性最小二乘法程序,对二元汽液平衡的Wilson和NRTL模型进行参数计算,利用关联出的模型参数计算相应的汽相组成,并与实验值比较,二者符合良好,这为碳酸二乙酯-甲苯体系的热力学研究提供了基础数据。     

乙烯-甲苯等温汽液平衡数据的测定

自行设计了高压汽液平衡数据的测定装置,实现汽液两相在线气相色谱分析。在压力0.305～2.036MPa、温度303.15,333.15,363.15K的条件下,测定了乙烯-甲苯二组分物系的汽液平衡数据。汽液平衡数据满足热力学一致性检验。由实验数据对乙烯-甲苯二组分物系的汽相采用Peng-Robinson方程、液相采用NRTL方程进行关联,得到NRTL方程的二元交互作用参数。乙烯-甲苯二组分物系的汽液平衡数据的计算值与实验值的平均偏差为3.14%,最大偏差为10.68%。     

异戊二烯-正己烷二元体系等温汽液平衡数据的测定及关联

利用汽液双循环的平衡釜测定了异戊二烯-正己烷体系在30,40,50℃下的等温汽液平衡数据。所测得的汽液平衡数据通过了Herington法的热力学一致性检验。选用Wilson方程对实验数据进行关联,得到相应的模型参数,汽相摩尔分数的实验值和计算值的平均相对偏差均小于0.33%。     

分层蒸汽驱投捞技术在注汽井实际应用研究

稠油开采进入中后期,蒸汽驱势在必行。由于地层非均质性,造成汽驱时油层吸汽不均,蒸汽纵向波及效率降低,油层动用程度不一样,影响汽驱效果。分层汽驱是解决此问题的好方法。分层注汽井注汽后期,需要更改配汽阀配汽嘴大小以调整配汽量时,需要把原配汽嘴打捞上来按设计要求下入新配汽嘴,因此对投送和打捞的准确性要求较高,开展分层汽驱配汽工艺管柱的配套投捞技术显得尤为重要。辽河油田已形成相当成熟的投捞技术。     

泡沫排水采气井井下节流压降规律实验及模型修正

气井井下节流是气田低成本开发的一项关键技术,“井下节流+泡沫排水采气”工艺在适宜条件下可提高气井带液能力。采用传统气液两相嘴流压降模型开展泡排井井下节流气嘴尺寸设计不能满足气井配产要求,通过节流压降规律测试并建立或者完善数学模型有助于提高泡排井井下节流设计水平。设计并搭建了泡沫排水采气井井下节流物理模拟实验装置,利用泡排剂UT-11开展了在不同泡排剂质量分数情况下的节流压降规律测试,利用实验数据对4个常用气液两相嘴流机理模型(Sachdeva模型、Perkins模型、Ashford模型、滑脱数值模型)进行了嘴流流态过渡预测能力评价、质量流速及嘴前压力的预测能力评价。基于实验数据构建了泡沫流滑脱因子计算关系式,提高滑脱数值模型的准确性,质量流速的绝对百分误差从13.7%降至7.69%,嘴前压力的绝对百分误差从16.5%降至8.01%。该研究为泡沫排水采气井井下节流嘴径设计和嘴前压力预测提供了重要理论依据。     

汽液平衡数据对醋酸-水体系普通精馏设计的影响

针对醋酸-水体系的非理想性,分别对汽相、液相进行修正,将推导出的含缔合体系的热力学模型用于醋酸-水体系的普通精馏模拟计算,利用文献报道的101.325 kPa下的醋酸-水体系汽液平衡数据分别进行过程模拟计算。从而选择出合适的汽液平衡数据。对选择的汽液平衡数据,利用不同的热力学模型进行关联,分析热力学模型对模拟计算的影响。在此基础上对精对苯二甲酸装置中的溶剂脱水塔进行模拟计算,使醋酸-水体系的普通精馏设计结果更接近于实际情况。     

甲醇-正丁醇二元等温汽液平衡体系的研究

用经Ellis汽液平衡釜验证的自制汽液平衡装置测定了甲醇-正丁醇二元液系在不同温度处恒温时的压力与组成的汽液平衡数据,计算了体系的热力学函数,并进行了热力学一致性检验。这不仅为二元混合液系的压力组成测定提供了研究装置,同时充实了压力组成实验数据,还丰富了二元液系的热力学理论。     

改善水平井吸汽剖面的计算模型

保证水平射孔段均匀吸汽,形成均衡合理的吸汽剖面,是水平井注蒸汽开采的关键技术之一.为此,根据沿注汽管柱长度方向流量分配均衡原则设计配注器 油管组合型注汽管柱,通过调节配注器的泄流孔密度,保证油套环空内各段的压力和流量相等,以达到均匀注汽的目的.建立了水平注汽管柱内汽、液两相流热动力学模型、配注器节流模型及储层吸汽模型,并将注汽段流量均匀分布作为目标函数,对注汽管柱的配注器数量、配注器泄流孔个数及布置形式等进行了数值仿真优化.该注汽管柱参数优化方法在胜利油田滨南采油厂进行了初步应用,达到了预期效果.     

一体化喷嘴在蒸汽计量中的应用

蒸汽的计量比较复杂,在采用孔板流量计测量蒸汽时,需要进行量程补偿,还需考虑密度变化带来的测量误差.介绍了一体化喷嘴流量计成功用于某蒸汽计量的案例,采用喷嘴与差压变送器一体安装,配备防冻式隔离器,与流量计算机构共同组成了较为完善的蒸汽计量系统,解决了蒸汽流量计量中的蒸汽流量高精度补偿、冬季防冻等问题,克服了传统蒸汽计量方法的缺点.     

热采水平井多点注汽工具设计与试验研究

多点注汽是改善稠油热采井吸汽剖面、提高采收率的有效工艺,蒸汽限流分配器是实现该工艺的关键工具。以热采水平井吸汽能力模型为基础,综合考虑油藏物性、井筒汽液两相流压降的影响,设计蒸汽限流分配器,实现沿水平井筒蒸汽注入量的调配。通过水平井注汽地面模拟试验,验证蒸汽限流分配器的有效性,并研究注入参数的影响。结果表明:调配蒸汽限流分配器的通流面积后,试验单元流量分布的均匀性得到明显改善,不均匀系数最大降幅为93.8%;随着泵排量的增大,流量分布不均匀系数先减小后增大;蒸汽限流分配器与封隔器的优化组合是实现水平井多点注汽工艺的有效方法。     

水平井蒸汽吞吐生产动态研究

通过分析蒸汽吞吐水平井的油层受热复合扩展特征 ,建立了受热区体积和平均温度的加权计算模式 ,并以非稳态水侵理论为基础 ,推导出冷 /热界面处的油层压力和受热区内流体饱和度计算模型。以草平 1井为例 ,计算出第一吞吐周期的生产动态变化 ,并对实测值和数值模拟结果进行了对比分析 ,计算结果表明 ,本文提出的复合油藏生产动态不稳定分析方法适用于早期生产动态为强非稳态 ,中后期呈现拟稳态渗流特征的蒸汽吞吐全过程     

水平井蒸汽吞吐注汽筛管位置调整时机优化研究

针对稠油油藏水平井蒸汽吞吐吸汽不均导致热效率低的问题,采用数值模拟方法,对非均质储层水平井段吸汽规律进行研究,分析了注汽筛管位置对水平井段吸汽规律的影响,引入温度变异系数对比多个周期水平段吸汽不均的程度,并提出了注汽筛管位置调整时机优化方法,根据温度变异系数先降后升的“V”字形变化规律,对比不同阶段调整注汽筛管位置对蒸汽吞吐采油的影响。结果表明:蒸汽吞吐初期温度变异系数不断下降,依据热力学加和性原理,该阶段吸汽较好的储层比热容升高,证明含水量不断增大,剩余油被大量采出,此时调整筛管位置无法充分动用高渗储层的剩余油;若在蒸汽吞吐后期调整筛管位置,则高渗区的油大量采出后至筛管调整前这一阶段,蒸汽注入后富集于高渗低含油区,热利用效率低;在温度变异系数达到最小值时,说明高渗段油藏体系比热容升至较高值,含水饱和度大,剩余油较少,此时调整筛管位置可改善非均质储层动用不均的问题,因此,温度变异系数达到最小值后越早调整筛管位置效果越好。将研究成果应用于乐安油田,通过温度变异系数方法选择时机调整筛管位置后,吸汽剖面更为均衡,平均日产油由上一周期的0.5 t/d提高至3.4 t/d。研究成果对改善蒸汽吞吐吸汽不均有指导意义。     

井温测井应用领域的新拓展

在不适宜进行同位素示踪吸水剖面测试的古城油田,推广应用了井温法吸水剖面测试技术,取得了较为准确的吸水剖面,而且在注汽开发油藏动态监测工作中,首创了注蒸汽吞吐采油井普通井温法吞吐剖面测试技术和间歇汽驱注汽井普通井温法吸汽剖面测试技术,拓展了普通井温测井装备的应用领域,大大降低了热采油藏动态监测成本,为油藏动态研究和开发方案调整提供了大量准确可靠的资料。     

油藏非均质性对水平井蒸汽吞吐效果的影响

应用洛伦兹曲线计算油藏渗透率变异系数、储层厚度变异系数及孔隙度变异系数,将三者加权得到评价油藏非均质程度的综合指标。结合锦612稠油油藏地质开发特征,建立相同非均质程度不同物性分布规律的油藏模型;通过反解洛伦兹曲线的方法建立不同非均质程度的油藏模型。采用油藏数值模拟方法研究油藏非均质程度对水平井蒸汽吞吐效果的影响。研究结果表明,油藏非均质程度越强,水平井蒸汽吞吐效果越差;相同油藏非均质程度下,油藏物性的分布规律对水平井蒸汽吞吐效果有显著影响。当在水平井沿程方向油藏物性呈单调变化时,水平井的蒸汽吞吐效果最差;当水平井跟端落在前缘薄层砂相带,并依次穿过水下分流河道相带及水下分流间相带时,其蒸汽吞吐效果最好。     

蒸汽驱高温长效隔热注汽管柱的研制

从蒸汽驱井筒隔热机理入手,对蒸汽驱注汽过程中注汽管柱热能损失环节及其影响因素进行了详细的理论分析.在此基础上,围绕进一步提高中、深层蒸汽驱注汽管柱的长效隔热性能进行了全面、深入的研究和探索,研制出以隔热管接箍密封器、压力补偿式隔热型伸缩管、Y441强制解封蒸汽驱封隔器及多级长效汽驱密封器为核心的蒸汽驱注汽管柱,使稠油油藏蒸汽驱开采的配套工艺技术得到了进一步完善与提高.     

高温四参数测试资料的分析与应用

方法利用高温四参数测试仪。对注蒸汽过程中井下蒸汽流量、压力、温度、干度四参数进行直接定量测试。目的为评价稠油油藏纵向动用状况和现场调剖提供依据。结果高温四参数测试与其它测试手段相比，具有测试参数多、定量性强、小层分辨率高等特点，基本实现了分层压力、分层温度、分层吸汽量和分层蒸汽干度的定量化。结论利用该方法，可以正确评价油藏动用状况和现场调剖效果。     

多元热流体吞吐窜流影响灰色关联定量分析

稠油油藏进行多轮次吞吐热采时,由于地质和工艺条件差异易造成井间窜流现象,为分析各因素对多元热流体吞吐窜流的影响程度,运用灰色关联方法,通过计算各因素关联度以量化确定它们的影响大小及主次关系。研究结果表明,影响多元热流体吞吐井间窜流因素的敏感性大小排序为:渗透率、油层厚度、注采压差、注入强度、原油黏度,并据此提出有针对性的治理措施。该研究成果可为多轮次吞吐热采方案设计及后期窜流治理提供参考依据。     

稠油油藏化学辅助蒸汽吞吐研究

稠油具有粘度高、密度大、流动性差的特点,此类油藏的开发主要以热采为主.目前,蒸汽吞吐仍是矿场上使用最为广泛的热采方法之一.以胜利油田草27地区馆陶组油藏为例,利用油藏数值模拟方法,优选出了适合该稠油油藏化学辅助蒸汽吞吐的方法,确定出了“蒸汽+N2辅助”、“蒸汽+CO2辅助”、“蒸汽十表面活性剂+ CO2+ N2辅助”方...