基于人工智能算法的水平井气水两相生产测井流型识别方法研究

为探究水平井气水两相流动规律,识别气-水两相流流型。本文首先对水平井气-水两相进行数值模拟,分析不同倾角、流量配比下的两相流流型;然后利用包括CAT在内的生产测井仪器串,对不同流动条件下的气-水两相流进行动态实验,获取仪器的响应数据和气、水两相流动状态;最后利用实验得出的中心持率、井斜角度、涡轮转数,CAT各探头实测值等数据,引入由麻雀搜索算法优化的BP神经网络算法识别水平井气-水两相流型。该算法将BP算法对气水两相流型的识别精度从83.75%提高到91.66%,并加快了运算速度。为探索水平井气水两相流流型识别提供了一种新的思路。     

高温高压下用光纤探针测量截面含汽率的实验研究

引　言在研究两相流的流型转换、摩擦压降等性能时 ,两相流截面含汽率是一个极其重要的参数 ,一旦知道了两相流的截面含汽率便可求得两相混合物的平均密度、计算压力梯度、分析管内流动状况等 .它的测量是否准确直接关系到计算结果的正确性和设备运行的可靠性 .光纤传感器是纤维光学领域中的新技术 ,利用其对汽水折射率不同的特点可进行截面含汽率的测量 .光纤探针有很好的响应和性能 ,在高性能的数据采集板和计算机帮助下 ,对信号的处理也很方便 .本文应用法国ＲＢＩ公司耐高温高压的光纤探针测量圆管含汽率的变化规律 .应用光纤探针测得管…     

水平井井筒气液两相流流动特性分析

相较于直井钻井,水平井钻井以其独特的优势在现场得到了广泛的应用,但在深水钻井的复杂工况下,井筒水平段常常呈现不规则分布,水平段上翘,水平段弯曲存在气体口袋等情况给深水钻井带来了极大的挑战。因此水平井井筒内气液两相流动规律及水平井气侵井控成为行业内一个重要难题。本文基于水平井井筒多相流流动理论,对水平井井筒内可能出现的各种流型进行了详细的分析,建立了水平井井筒气液两相流井筒内压力模拟模型,分析了水平井条件下井筒气液两相流流动特性。研究结果可以为作业现场水平井气侵井控提供相应的理论依据。     

水平井油水两相流型实验研究

为了研究水平井油水两相在不同流量和不同含水率条件下的流型流态,采用多探头系列仪器组合常规涡轮,在多相流模拟实验室进行水平井油水两相模拟实验。通过实验研究,油水两相在水平井中的流型类别可分为分层流、油包水-水、水包油-水、油包水和水包油五种,建立了流型图,可为水平井生产测井施工设计和状态分析提供流型参数。     

多点式光纤压力、温度监测系统在水平井的成功应用研究

由于水平井井筒内流压较高,作业过程中极易出现出砂等现象,因此对井筒压力进行实时监测十分必要。目前,水平井主要采用的是基于光纤传感技术的多点式光纤压力、温度监测系统,能够实现对井筒内压力、温度等参数的实时监测。利用多点式光纤压力、温度监测系统实时监测水平井井筒内的压力、温度,以准确掌握井底流压,分析水平井出砂原因,同时结合油气层保护措施,在提高了油气层保护效果的同时也提高了油气采收率。本文从多点式光纤压力、温度监测系统的工作原理、优点及应用效果进行了分析和探讨,同时,探讨多点式光纤压力、温度监测系统在水平井的应用策略,为油气开发提供一定的借鉴。     

基于FLUENT水平小角度分层流数值模拟研究

为了解释水平井产生测井数据，首先得了解井筒内流体的流动状态。针对水平小角度油水两相流井筒内不同流量及含水率和油相分布状态进行数值模拟并把模拟结果和实验对比，对FLUENT得出的不同流型和各种参数通过实验验证，验证FLUENT仿真时模型建立和条件选取的正确性，并通过与实验结果不相符的模拟结果查找出FLUENT条件设定时的问题所在，从而找出最恰当的设定条件。     

分支数目对鱼骨刺水平井产能的影响研究

鱼骨刺水平井具有增大泄油面积、降低钻井数、可利用已有井、节省油田开发成本的特点,尤其是针对边际油田开采具有突出的优势。鱼骨刺水平井的形态结构十分复杂,因此数值模拟研究对指导实际鱼骨刺水平井生产具有重要意义。采用差分法对鱼骨刺水平井的描述与实际条件差距较大,这是目前鱼骨刺水平井数值模拟理论研究存在的难题之一。在二维油水两相模型的基础上,运用有限元方法,对油相压力和水相饱和度的有限元方程进行了推导求解。针对二维平面渗流问题采用混合单元有限元法,利用线单元描述鱼骨刺水平井井筒,用任意形状的三角形单元来描述地层。对不同分支数目的鱼骨刺水平井进行了数值模拟研究。分析了鱼骨刺水平井不同分支数目的渗流规律。通过分析比对含水率、日产油量、累积产油量的动态曲线,得出分支数目的增多对鱼骨刺水平井的见水时间和含水率的影响不大,但对开采前期鱼骨刺水平井的增产却效果明显,随着开采时间的增加,后期累积产油量增加比例相差不大。     

基于旋转分相单元的电容式气液两相流含液率测量

为提高电容器对含水率测量的能力,设计与其相匹配的旋转分相单元,以实现气液两相流含水率的起旋分相式电容测量。在电容传感器的测量单元基础上,增加旋转分相单元,利用气液两相流体力学理论对其结构进行设计优化,并根据实际应用条件确定分离圈数,保证气液分相效率。旋转分相单元克服了气液两相流流动形态的多样性,将体积含水率信息转换成液膜厚度信息及截面含水率信息进行测量。经实验验证,Lockhart-Martinelli截面含气率模型与实验中电容器测量截面含气率具有良好的一致性,其能够实现对体积含水率20%以内的气液两相流有效测量,体积含水率的绝对误差在±2%以内。     

基于旋转分相单元的电容式气液两相流含液率测量

为提高电容器对含水率测量的能力,设计与其相匹配的旋转分相单元,以实现气液两相流含水率的起旋分相式电容测量。在电容传感器的测量单元基础上,增加旋转分相单元,利用气液两相流体力学理论对其结构进行设计优化,并根据实际应用条件确定分离圈数,保证气液分相效率。旋转分相单元克服了气液两相流流动形态的多样性,将体积含水率信息转换成液膜厚度信息及截面含水率信息进行测量。经实验验证,Lockhart-Martinelli截面含气率模型与实验中电容器测量截面含气率具有良好的一致性,其能够实现对体积含水率20%以内的气液两相流有效测量,体积含水率的绝对误差在±2%以内。     

水平管束间气液两相流局部含气率分布的实验研究

在废热锅炉火管管束间的气液两相流中,局部含气率的分布直接影响管束间流场、温度场的均匀性以及火管壁温工况.使用单纤光纤探针对水平管束间含气率的分布进行测量.实验沿管周方向以5度的间隔布置测点,得出含气率随径向、角度、气量、液量等参数变化的分布规律.同时通过分析得到了平均截面含气率的计算式.     

基于逐步回归方法和电容分布辨识油气两相流流型

基于12电极阵列电容传感器提供的电容测量信息,采用逐步回归方法,获得了与流型相关的电容关联式.基于最小方差预测准则,提出水平管油气两相流流型辨识方法.实验结果表明,该流型辨识方法仅通过管截面电容分布就有效地辨识了两相流流型,且具有简单、快速、不干扰流场等特点.     

分支角度对鱼骨刺水平井产能的影响研究

鱼骨刺水平井具有增大泄油面积、降低钻井数、可利用已有井、节省油田开发成本的优点,有限差法是模拟鱼骨刺水平井的重要方法,但是有限差分法的局限性导致其对鱼骨刺水平井的描述与实际条件差距较大。本文在二维油水两相模型的基础上,运用有限元方法对油相压力和水相饱和度有限元方程进行了推导。针对二维平面渗流问题采用混合单元有限元法,用线单元描述鱼骨刺水平井井筒,用任意形状的三角形单元来描述地层,对不同分支角度的鱼骨刺水平井进行了数值模拟研究,分析了当分支角度发生改变时鱼骨刺水平井渗流规律的变化。通过分析比对含水率、日产油量、累积产油量的动态曲线,得出分支角度的增大对鱼骨刺水平井的见水时间和含水率的影响不大;但对开采前期鱼骨刺水平井的增产却效果明显。当分支角度超过60°后,日产油量和10年时的累积产油量增加的比例明显减少,据此分析分支角度存在临界点,在现场设计鱼骨刺水平井分支时,应使得分支角度处在60°左右。     

比率型过氧化氢荧光探针的合成及成像应用

采用6-甲氧基苯并噻唑-2-羟基喹啉作为双光子荧光团、硼酸酯作为过氧化氢（H2O2）识别基团，合成比率型检测H2O2的双光子荧光探针{6-甲氧基-2-[6-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基)喹啉-2-基]苯并[d]噻唑}（MQH2O2）。利用荧光光谱和双光子荧光光谱对探针进行H2O2响应能力的评估，结果显示探针具有良好的H2O2比率响应（30 min内比率信号增强约25.4倍、检出限低至38.6 nmol/L）和双光子性质（最大双光子荧光活性截面为150 GM）。通过双光子共聚焦成像完成了细胞和大脑组织成像，结果表明该探针能够实现脑卒中诱导细胞氧化应激的原位成像分析。     

四传感器光纤探针测量气泡速度矢量模型

光纤传感器作为纤维光学领域中的新技术,在两相流动局部参数测量中得到了越来越广泛的应用。在假设气泡对称面垂直于气泡运动方向的基础上,对四传感器探针测量局部瞬时气泡速度的数学原理进行了详细推导,给出了新的计算气泡速度矢量的方法和模型,并运用自制的四传感器光纤探针,对气液两相流动中的气泡运动速度和方向进行了测量。实验中通过探针方法测得气相流速相对于流量计测量值的平均偏差为9%,表明新的探针测量方法精度较高,能够用于两相流中气泡速度矢量测量。进一步的实验研究表明,不同流动条件下,局部空泡份额及界面面积浓度(IAC)沿通道径向呈“壁峰型”或“核峰型”的分布规律。     

竖直大圆管内界面面积浓度分布特性

采用光纤探针测量方法对垂直上升管中空气-水两相流动的界面面积浓度（IAC）分布规律进行了研究。实验选用圆管直径为100mm和50mm(分别属于大管径和过渡管径范围)。气相、液相表观速度的范围分别为 0.01～1.0 m?s-1和 0～1.0 m?s-1。首先通过高速摄影获取的影像数据对光纤探针法的测量精度进行评价,并在此基础上对光纤测量方法进行了标定,然后利用实验获得了IAC、索特平均直径（气泡直径）径向分布情况。通过对比分析两个圆管管内IAC、气泡直径分布特点,得到了管径的尺度效应对IAC及气泡行为的影响规律。利用获得的IAC数据,对几类IAC计算模型进行了评价,并基于Hibiki-Ishii（2002）模型,通过实验数据拟合,得到了更高计算精度的IAC计算关联式。     

微小非圆截面通道内气液两相流数值模拟研究

利用ANSYS FLUENT软件,采用混合(Mixture)多相流模型对当量直径均为0.6 mm,高宽比分别为0.67、1、1.5的三种不同微小非圆截面通道内两相流流动与传热进行数值模拟,获得了不同截面管道内两相流温度、截面含气率及摩擦系数等变化分布情况,分析得出三种管道中高宽比为1.5时的矩形截面管道内两相流动及传热特性最优。     

涪陵页岩气井产剖测井工艺及应用

水平井是页岩气藏的主要开发方式,由于井身结构、完井方式的特殊性以及水平段多相流动的复杂性,常规产出剖面测井技术难以满足其动态监测的需要。本文针对涪陵页岩气多级压裂水平井,介绍了采用连续油管输送流体扫描成像FSI(Flow Scanner Image)测井仪进行水平井产出剖面测井及资料解释的实际应用情况。     

涪陵深层页岩气水平井高效油基钻井液体系研究

针对涪陵深层页岩气水平井开发过程中存在井壁失稳、摩阻较大以及起下钻困难等问题,在分析研究钻井液技术难点的基础上,结合该区块具体地质特征,提出了相应的钻井液技术对策,决定采用油基钻井液钻进。为此,室内在前期涪陵页岩气区块使用的油基钻井液基础之上,通过降滤失剂以及润湿剂的优选,研制了一套适合涪陵深层页岩气水平井的高效油基钻井液体系,具体配方为:柴油:氯化钙水溶液(32%)=90:10～70:30+4%主乳化剂HZRJ-1+4%辅乳化剂HFRJ-3+5%降失水剂JSY-1+3%有机土+1润湿剂HRSJ-10+5%氧化钙+重晶石加重至密度为1.80～2.20 g/cm3。室内对该高效油基钻井液体系的综合性能进行了评价,结果表明,高效油基钻井液体系在不同密度范围和不同油水条件下均具有良好的流变性能,并且具有良好的沉降稳定性能、抑制性能以及抗污染性能,能够满足涪陵深层页岩气钻井施工的需求。为目标区块深层页岩气的高效稳定开发提供技术支持和保障。     

基于部分分离法的油气水三相流量测量的研究

针对油气水三相流流量测量的难题,设计了基于部分分离原理的油气水三相流分离装置;同时,考虑了经分离后得到的油水两相流的密度分布不均匀对流量测量的影响,将油水两相混合密度进行了修正,得到了基于文丘里管两端差压和体积含水率的油水两相流流量测量模型.采用转子流量计和文丘里管分别对分离后的气相、液相进行了流量测量实验.结果表明,本文提出的分离装置的设计思想和设计结构及基于差压法的油水两相流流量测量模型是合理的、可行的,能够实现对油气水三相流流量的测量.     

输油管道水相内部沉积特性研究

输油管线油水两相流输送水相沉积区是腐蚀重灾区,掌握水相沉积规律对管线的腐蚀防护具有重要的指导作用。为研究不同状况下输油管线水相积液对管道腐蚀的影响规律,模拟了不同含水率、倾角、流速等因素下的流型分布状况,探讨了不同流速、倾角、含水量下两相流流型分布规律,明确了流速在0.3～1.3m/s、1%～10%时水相沉积状态,发现倾角在30°时,水相沉积比较严重;汇总了管道内部出现的油水两相均匀流区、油水分层区和逆流沉积区三种状态,建立了不同含水率下流速-倾角-沉积状况表。通过现场管道泄漏点分布验证,危险管段分布特征与模拟结果基本吻合。