热采井井筒热应力耦合的数值模拟

利用有限元软件ABAQUS建立了热采井井筒热应力耦合的瞬态分析模型。分析结果表明,注汽初始阶段套管内会产生较大的热应力;由于套管材料的膨胀系数大于水泥环的膨胀系数,在注汽过程中水泥环限制了套管的热膨胀,从而在套管外壁产生较大的热应力;经过几轮蒸汽吞吐,套管上会积累较高的残余应力。该分析为建立合理的热采井套管损坏预防措施提供可靠的依据。     

海上热采井套管伸长量分析研究

通过对井筒径向传热过程进行分析,建立热采井井筒温度剖面计算模型,从而获得井筒的温度分布情况,进而分析热采井套管柱力学,计算套管伸长量,为海上热采井实施预应力固井与井口抬升问题提供数据支持。     

稠油热采井安全侧钻距离数值模拟研究

蒸汽吞吐是稠油开发的重要手段,然而蒸汽吞吐过程井周岩石变形破坏分析涉及温度、渗流及应力等多个复杂物理场的耦合。为了准确描述注蒸汽开发过程中的流-固-热耦合变化过程,考虑流-固-热耦合效应,将渗流力学、岩石力学及热力学结合起来,建立了稠油热采油藏热-流-固耦合计算模型,定量分析了储层热采井井周孔隙压力场与温度场动态变化规律,进而确定了水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)双水平井的安全侧钻距离。分析结果表明:储层安全侧钻距离的确定需要综合考虑注汽导致的孔隙压力升高与注采导致的岩石性质劣化2方面因素;侧钻水平井加密一般在高轮次蒸汽吞吐后进行,3轮次蒸汽吞吐后,超过120℃的区域半径为16. 0～17. 5 m,因此建议水平方向侧钻加密井的安全侧钻距离超过17. 5 m。所得结论可为稠油热采井钻井工程设计提供参考。     

海上油田稠油热采井注采一体化工艺技术研究

渤海油田稠油资源丰富,多元热流体吞吐与蒸汽吞吐等热采技术试验效果较好,但需采用注采两趟管柱予以实现,导致热采开发成本较高。鉴于此,通过举升工艺优选、管柱设计、井下关键工具设计、专用井口装置设计及地面配套工艺优选等研究,形成了海上油田稠油热采井注采一体化工艺技术,实现了海上油田稠油注采一体化领域从0到1的突破。现场试验结果表明:该技术所用工具耐温性好,工作筒与机械式安全阀配合良好,打开灵活;工作筒下入顺利,内泵筒插入密封耐压20 MPa,符合技术要求。一体化工艺技术实施的总费用相比目前工艺降低幅度达60%,有助于实现海上稠油油田的规模化热采开发,经济效益与社会效益显著。     

稠油热采井注热过程数值模拟与参数优选

综合考虑应力场、压力场和温度场的耦合作用对地层塑性破坏的影响,建立了稠油热采井注热过程三维有限元分析模型,并以渤海某稠油油田为例对井筒附近温度场、压力场以及临界注入条件进行了计算分析,结果表明:注入温度和注入压力增大会导致地层塑性应变增大,地层出砂的可能性增大;以等效塑性应变0.4%为出砂判断准则,基于不同蒸汽注入温度、注入压力条件下的地层塑性应变分析结果,确定了不同注入压力下导致地层出砂的临界注入温度;注入压力从17 MPa升至23 MPa时,为了防止地层发生塑性破坏,临界注入温度需从310℃降低到176℃,且临界注入温度与对应的注入压力近似呈线性递减。上述结果可以为稠油热采井更好地选择注入压力和注入温度提供参考。     

海上大位移井固井顶替数值模拟研究

顶替效率及界面稳定性是海上大位移井固井顶替能否成功的关键因素。应用计算流体力学理论,结合南海一口大位移井固井基础资料,通过数值模拟得到了水泥浆流变性以及不同井眼情况对固井顶替效率的影响规律。计算结果表明:增大水泥浆稠度系数,顶替效率增加;增大水泥浆流性系数,顶替效率减小;固井顶替效率随着屈服应力增加先增大后降低,最终趋于稳定;固井时水泥浆的流性指数不宜过高,n值应控制在0.6以内;稠度系数应大于1.5Pa·sn,不应超过3Pa·sn;屈服应力在10~18Pa的范围区间,有利于水泥浆顶替钻井液。偏心度对界面稳定性影响很大,建议将偏心度控制在0.5以内;使用套管扶正器,界面的稳定性明显改善,优选出最佳刚性扶正器旋流角为60°;套管屈曲对界面稳定性的影响显著,使环空界面的顶替效率明显降低。     

海上热采井耐高温井下安全控制技术研究

受关键工具耐高温、高压性能的限制,渤海油田海上稠油热采先导试验一直采用注采两趟管柱来进行注热和生产,且注热管柱未下入井下安全阀和封隔器等安全控制工具。为进一步降低安全风险,对海上油田热采井耐高温井下安全控制工艺技术进行了技术攻关。通过耐高温材质优选、结构改进及高温实验评价等多种研究手段,研制了井下安全阀、耐高温封隔器、耐高温排气阀等关键工具,耐高温井下安全控制系统整体耐温为350℃,耐压为21MPa。该技术为海上稠油规模化开发提供了技术支撑和安全保障。     

高凝油藏热采数值模拟研究

利用高凝油数学模型，对大庆油田萨北过渡带进行注热水驱的开发方案研究，结果表明，注热水开发高凝油藏比注冷水效果好，解决了由于在注入井近井带析蜡造成的压力猛增问题。在20年的方案预测中，注采量为40t／d，注水温度在50-80℃为最佳；为保证井筒中不析蜡，应采用热流体循环工艺，其混量250t／d，循环温度为100℃较好。沈阳油田、胜利油田实践证明，该项工艺是切实可行的。     

稠油热采井泵工况智能诊断技术研究

1．引言 近年来，随着信息化技术的发展及数字化油田的建设，人工智能（AI）已经应用到油田的各个领域。它具有以下特点：①根据复杂的稠油热采井工况和诊断型实际问题的特点与需要，以科学理论、经验知识和专家判断能力相结合；②定性与定量表示相结合的科学思想为指导，探讨系统科学与人工智能的集成；③多学科深浅知识的集成；④知识表示与推理方式相结合。把握诊断问题的复杂性与整体性来研究一种稠油热采井工况诊断智能系统的理论模型及实施方案是十分必要的，经实践证明这种方法适合现场应用，经济方便，能实现自动诊断，提高了工况故障诊断的符合率，解决了稠油开采的生产难题，为油田生产带来了经济效益，整个系统既独立又统一。     

海上稠油热采井微差井温测试技术

海上稠油热采井多为水平井,油藏非均质性强,多轮次吞吐出现气窜,水平段动用不均衡,热采效果变差。热采井微差井温测试技术利用油管或者连续油管将微差井温测试仪下入热采井水平段,对水平段进行温度、压力测试,然后通过吸汽剖面分析方法和数值模拟分析方法对测试数据进行解释,分析水平段的吸汽和动用情况。渤海某油田热采水平井X1井应用该技术成功录取了水平段的温度、压力数据,认识到水平段的吸汽情况及动用程度均呈现出"前端中部末端"的三段式分布规律,并根据测试分析结果,优化注汽方案,提出优化注汽管柱结构,水平段分段、选段注汽以及末端堵调的下步措施建议。该技术为海上稠油热采水平井提供了有效的测试和分析手段。     

海上热采井完井封隔器卡瓦结构优化

为满足热采工艺要求,渤海油田稠油开发井普遍采用高钢级生产套管,现场作业中常出现完井封隔器坐封之后因悬挂力不足而定位失败的问题。为此,结合封隔器分瓣式楔形卡瓦结构特点,以卡瓦牙齿面与套管内壁全接触为设计依据,优化设计新型封隔器卡瓦,通过受力分析推导得出封隔器卡瓦咬入套管深度的理论计算模型,结合卡瓦咬入套管深度和卡瓦牙结构,得出新型封隔器卡瓦剪切强度的计算模型。通过理论计算和有限元法对设计卡瓦进行了优化分析,对比分析了卡瓦外径、坐封力和套管钢级对卡瓦悬挂极限载荷的影响。计算分析表明,卡瓦外径是影响卡瓦悬挂力的主要因素,非同心全接触楔形卡瓦可以大幅提升卡瓦悬挂能力。室内测试表明,在坐封力350 kN情况下,新型封隔器卡瓦能够有效锚定TP125H钢级套管,满足现场工况要求,有望解决现场技术难题。     

海上热采井注采一体化井口技术研究与应用

针对中国海上首个规模化稠油热采先导试验项目,旅大21-2油田开发中面临着目标区块浅层气气窜风险大、冷热采转换和热采平台空间限制等因素对井口装置要求高的问题,通过防浅层气套管头设计、注采一体化专用通孔堵塞器设计、采油树结构优化以及井口密封设计,形成了海上稠油热采井注采一体化井口关键技术,实现了注热和冷采切换不需更换井口,解决了热采井后期生产中井口装置抬升的问题,提高了井口空间利用率,满足了安全生产的需要。现场应用结果表明：海上稠油热采井注采一体化井口装置整体耐压21 MPa,符合技术要求,已完成6井次第一轮高温蒸汽吞吐,井口装置密封性能安全、可靠,取得了较好的应用效果。海上热采井注采一体化井口技术的成功开发为海上稠油规模化热采高效开发提供了重要的技术支撑。     

海上热采井钻井液储层保护技术

渤海油田稠油资源丰富,热采是稠油开发的主要手段,为适应特殊热采开发环境,充分利用非常规稠油特点及高温注热工艺特性,降低成本,开展稠油热采井钻井液储层保护技术研究顺应形势需求。以渤海旅大5-2N稠油热采井为例,结合油藏独特的物理性质,分析潜在敏感性损害因素,通过强抑制剂优选、热降解性能评价、密度优化、封堵剂优化和储层保护性能评价,形成了适合稠油热采水平井的改进型钻开液体系。该体系抑制性强,与地层流体配伍性良好,高温条件下降解产物为黑色碳,岩心渗透率恢复值大于85%,具有良好的储层保护效果,同时可降低成本40%。      

海上油田稠油热采井注采一体化工艺技术探讨

在执行海上油田稠油热采工作中,构建出一套相对完备的海上稠油热采井注采一体化技术体系,在很大程度上帮助实现海上油田稠油的大规模热采开发,具有较好的经济效益和社会效益.     

热采数值模拟技术的最新进展

热采包括蒸汽驱、蒸汽吞吐、辅助重力蒸汽驱、火烧油层、电加热采油等 ,热采数值模拟是热采开发方案设计的一个组成部分 ,近 10年来一般应用商业模拟器。在最近的 10年中 ,新的模型较少 ,更多的工作是对存在的问题解进行修正和改进 ,以提高模拟器的效率。本文讨论热采数值模拟技术的几个最新进展 ,例如网格加密、网格方向、温度对相对渗透率的影响、数学模型和求解方法。数值模拟的讨论有助于理解热采模拟中遇到的问题 ,并有益于模拟器的使用和开发     

海上稠油热采井套管射孔参数设计

射孔密度、孔眼直径和射孔相位角等射孔参数的优化对于海上稠油热采水平井高效、稳定的生产有着重要的作用。以水平井射孔完井产能预测模型和射孔后热采井套管强度损失计算模型为理论基础,通过数值计算对水平井相关射孔参数进行了敏感性分析;在保证套管强度损失在安全生产允许范围内,利用三因素四水平正交试验方法对现场生产井常规射孔参数进行优选,使热采井能够在长期稳定生产的前提下实现产能的最大化。优选分析结果表明,孔径18 mm、孔密60孔/m、相位45°等射孔参数组合可确保热采井生命周期内套管完整,并获得较高的油井产能。本文研究结果对海上稠油热采水平井套管射孔参数的优选具有借鉴意义。     

海上热采井井筒管柱腐蚀研究及应用

为防止海上稠油热采作业中井筒管柱出现腐蚀现象,加快稠油热采规模化应用进展,对海上热采现场作业后的井筒管柱进行形貌观察、机械性能检测、能谱检测以及室内模拟试验等方法进行腐蚀分析,结果表明:井筒管柱在热采井中的腐蚀主要由于高温、氯离子和氧离子共同作用.针对腐蚀原因,优化工艺方案和提高设备性能,降低井筒中氧、氯含量.现场应用...     

胜利油田稠油热采数值模拟研究进展

"十一五"以来,胜利油田将数值模拟技术贯穿于稠油热采开发的整个过程,在常规应用方面取得了巨大进展,新建产能超过800×104t。回顾了"十一五"以来胜利油田稠油热采数值模拟方面的研究成果,对近年来稠油油藏开发的热点技术,如火烧油层、泡沫蒸汽驱、HDCS强化热采、热采多分支井等的驱油机理进行了总结概括;在此基础上,重点分析了这几种稠油热采开发方式数值模拟的技术关键,详细说明了模拟过程中其具体的处理办法及现场应用效果。根据研究现状指出了稠油热采数值模拟软件的发展方向,当前最主要是解决稠油油藏敏感性、热化学驱及稠油的非达西渗流3方面的数值模拟问题。     

直井辅助SAGD扩容及地质力学-热采耦合数值模拟

针对非均质油藏双水平井SAGD扩容启动后水平段动用不均匀的问题,从改善渗流条件和优化驱动机理两方面出发,提出直井辅助SAGD水平井扩容启动的复合扩容新工艺.通过地质力学有限元方法与热采油藏数值模拟模型的耦合,分析了疏松砂岩地质力学扩容储层物性参数及流体流动行为变化,预测了采用新工艺扩容后注蒸汽热采开发效果.研究结果表明...