泡沫流体反循环洗井携屑能力研究

泡沫流体因其密度小、黏度大和助排能力强等特点,广泛应用于油田冲砂洗井作业中。为了研究反循环洗井工艺中泡沫流体的携屑能力,利用COMSOL软件建立反循环洗井有限元模型,分别数值计算了泡沫流体在井筒中的压力分布、在不同注入速度下泡沫流体对不同颗粒直径的携屑率以及颗粒从静止到开始运动的速度响应时间,并与相同条件下水的性能进行对比。研究结果表明:泡沫流体作为洗井介质相比于水能在井底产生更低的液柱压力,水和泡沫流体的携屑能力均随着注入速度的增加而增大,随颗粒直径的增大而减小;水对直径小于0.5 mm的颗粒具有更强的携带能力,而泡沫流体对直径大于1 mm的颗粒具有更强的携带能力;颗粒在流体中的速度响应时间随着注入速度的增大而减小,随颗粒直径的增大而增大,在其他外界条件相同的情况下,颗粒在泡沫流体中的速度响应时间明显短于水。研究结果对于泡沫流体的现场工程应用具有一定的指导作用。     

冲砂泡沫流体室内携砂规律研究

为了解冲砂泡沫流体的携砂规律,在自制的试验装置上研究了冲砂时间与砂面高度的关系以及井筒倾角和砂粒直径对携砂率和停留时间的影响。试验结果表明,砂面高度首先快速下降,然后缓慢下降直至趋于平缓;直径小于0.5 mm的砂粒在泡沫中携砂率大于90%,此时井筒倾角对携砂率和停留时间基本没有影响;直径1.0～1.5 mm的砂粒,携砂率随倾角的增大先减小后增大,停留时间随倾角的增大而缩短,倾角在45°～60°时携砂率最小。对于相同的倾角,砂粒直径越大,携砂率越低且停留时间越长。垂直井筒中砂粒以均匀悬浮方式随泡沫流体一起运移;倾斜井筒中砂粒以跳跃方式运移,且明显滑向较低一侧。     

水平井段泡沫流体瞬态携屑数值模拟研究

考虑层间质量传递和地层流体的侵入,建立了描述水平井段泡沫瞬态携岩机理的一维双层流动模型.基于修正的SIMPLE算法对模型进行数值求解,岩屑床厚度预测采用试算法,对泡沫携岩影响因素进行了敏感性分析.结果表明:岩屑床随钻时从钻头沿井筒延伸,一定时间后达到动态平衡;无量纲岩屑床厚度随着泡沫特征值和泡沫流量的增大而减小,随着钻杆偏心度、岩屑粒径和机械钻速的增大而增大,地层气和水的侵入有助于提高泡沫携岩效率.该模型为水平井泡沫钻井的水力参数设计和井眼净化技术提供了理论依据.     

泡沫钻井流体环空携岩能力的影响因素

阐述了泡沫钻井流体环空流型的判别方法，给出了不同流型下的求解岩屑滑脱速度和携岩率的数学模型，并结合现场钻井实例，计算和分析了各主要相关钻井参数对泡沫携岩能力的影响，给出了能维持较高携岩率的各钻井参数的适宜范围，对现场施工具有一定的指导意义。     

流速和环空偏心对泡沫携砂能力的影响数值模拟

泡沫流体广泛应用于油井的冲砂洗井作业中,携砂能力是衡量其性能的一项重要指标。利用FLUENT软件中的分散相模型对泡沫流体的携砂能力进行了数值模拟,得到不同直径的砂粒在同心环空和偏心环空中的携砂率,研究了泡沫流速和环空偏心对泡沫携砂能力的影响,并得出水平井泡沫流体冲砂洗井的安全携砂条件。从计算结果可看出,不同直径的砂粒在泡沫流体中的携砂率随环空倾角有不同的变化关系,携砂率随泡沫流速的增大而提高,环空偏心使得泡沫流体的携砂率降低,而且对接近水平段的影响尤为突出,对接近竖直段的影响较小。     

水平井泡沫流体冲砂洗井技术研究

针对漏失井使用水基冲砂洗井液不返液或漏失量大的问题，不用添加任何化学堵漏剂，使用低密度泡沫流体冲砂洗井，可有效地减轻低压井中冲砂液的漏失。为此，以流体力学为基础，建立了水平井泡沫流体冲砂洗井的数学模型，给出了边界条件和限制条件，并编制了相应的参数设计程序。通过对水平井泡沫流体冲砂洗井过程的模拟，得到了泡沫流体密度、泡沫质量、压力、泡沫流速在井筒内的分布，以及环空回压与注入压力、井底压力、泡沫流量等参数的关系。现场应用表明，泡沫流体冲砂洗井有效地防止了冲砂液漏失，并且作业后能够迅速恢复生产，延长了平均检泵周期，是清除低压油气井井底出砂的一项有效的技术措施。     

钻井参数对泡沫环空携岩能力的影响机理研究

泡沫钻井过程中，环空流型不同泡沫的携岩机理有所不同，许多钻井参数直接决定了环空中泡沫的流型和岩屑的滑脱速度，因此，有必要从理论和实例计算两方面进行影响因素分析，文中旨在介绍泡沫钻井环空流型的判别方法，以及不同流型下的携岩率数学模型，并结合现场钻井实例进行计算对比，从定性和定量的角度分析钻井参数对泡沫携岩能力的影响。     

水平井泡沫流体冲砂技术研究及应用

水平井冲砂作业时由于地层压力较低冲砂液漏失严重,泡沫流体冲砂技术可以有效减轻低压水平井的漏失问题,提高冲砂效率。通过实验和数值模拟方法研究了泡沫流体的携砂能力,得到了泡沫流体的携砂规律,并进行了现场应用。研究结果表明:当泡沫特征值为0.85时泡沫流体的黏度达到最大值1.14Pa·s,直径为0.5mm的砂粒的沉降速度为10-4～10-3m/s,几乎可以悬浮在泡沫中;在接近水平的环空管道,泡沫流体的携砂性能远大于混气水和水的携砂性能,泡沫流体更适合于水平井的冲砂洗井。现场应用实例证实了泡沫能有效防止地层漏失,顺利建立起油套循环,作业后产量有较大幅度的增加,泡沫流体冲砂洗井技术是清除低压水平井井底出砂的一项有效措施,对现场具有指导意义。     

泡沫流体冲砂洗井工艺在孤东油田的推广应用．

针对孤东油田的地质开发特点，通过对泡沫流体的特性研究，探索了泡沫流体冲砂洗井工艺；通过对采油作业施工中部分工艺的设计和完善，使该工艺取得了较好的应用效果。泡沫流体技术可以比较好地解决油藏生产后期的许多生产难点，并能创造相当大的经济效益。     

剪切速率对泡沫流体性能的影响

利用不同的剪切速率对一定体积的起泡液进行搅拌,形成不同泡沫质量的泡沫体系,通过测量起泡体积、半衰期、泡沫综合指数、有效黏度等参数,考察剪切速率对泡沫体系性能的影响。结果表明:相对于起泡性能,泡沫稳定性对泡沫综合指数的影响更大;要达到较高的泡沫综合指数,所需的起泡液黏度应在50mPa·s左右,生成泡沫所需的的最佳剪切速率为900s-1;随着泡沫质量增大,泡沫液的有效黏度增大;为了使泡沫具有一定的有效黏度,起泡所用的剪切速率要在864s-1以上,生成泡沫的泡沫质量要保持在74%~95%。     

热流体循环在超深井中的应用

针对塔河稠油油藏超深的特点,对传统的热流体?环工艺加以改进,将加热点从井底向上移,使热流体部分加热原油。建立了该方法分析井筒温度分布的数学模型,并进行求解。通过分析影响井筒温度参数的敏感性,优化出热流体?环的运行参数。该方法能够有效解决热流体?环工艺在超深稠油井中所遇到的困难,有效利用了能量,并达到较好的加热效果。     

泡沫钻井液研究及其应用

通过对泡沫钻井液的保护油层机理和其性能与温度、压力、时间及各种试剂的关系分析得知，泡沫钻井液对渗漏地层有良好的防漏、堵漏效果，具有较强的净化能力，尤其在大斜度井段和水平井段的钻井过程中，解决了沉积井眼下侧的岩屑床等问题。现场应用表明，泡沫钻井液适用于地层裂缝发育、漏失严重、低压以及超低压地层钻井，能满足地质录井要求，利于及时发现、保护油气层。泡沫钻井液性能稳定，具有静液柱压力低、润滑性和携岩性能好、滤失量小、摩阻小、抗污染和助排能力强以及对油层伤害小等优点，适用于压力系数较低地层的钻井。该体系能有效地降低事故的发生率，防止了井壁坍塌；满足了低压、低渗地层以及大斜度井段和水平井段的钻井要求。     

氮气泡沫体系稳定性的影响因素研究

利用填砂管研究了不同注气压差下多孔介质中泡沫的产生及其对气体阻力特性的影响,并对泡沫在烧杯及多孔介质中的稳定性进行了对比评价。结果表明,随着氮气注入压差的增加,泡沫对气体的初始残余阻力系数呈幂指数增加;而其残余阻力系数(对气和液)随时间均呈幂指数下降。泡沫在体相中的稳定性远低于多孔介质,且随着环境压力的增大,泡沫的稳定性呈线性增大。基于简单的孔隙模型分析可知,孔隙介质中良好的分散条件及在分散过程中具有的较厚液膜是其稳定性远远高于体相中的重要原因。孔隙和喉道半径比值越大,则孔隙中的气体附加压力越大,泡沫的初始残余阻力系数将越大;吼道越长,泡沫聚并的几率降低,其稳定性增大。若孔隙网络中非均质性越强,则孔隙中气体压差越大,不同孔隙中气体聚并的几率增大,泡沫的稳定变差。     

水平井产能影响因素综合分析

目前就如何准确预测水平井产能这一问题,国内外还存在着很大的分歧。综述了目前国内外预测水平井产能的5种计算方法,并给出了当储层存在着渗透率各向异性和地层损害时修正的产能计算公式。对水平井产能公式进行了分析,并对其相关计算中排驱面积、水平井段长度、油层厚度、渗透率各向异性、地层损害及一些采油工艺等因素对水平井产能造成的影响进行了综合评价,最后提出了相关建议。     

气井产出液对脱硫溶液的影响研究

针对某天然气净化厂脱硫溶液受污染的问题,以该净化厂上游气井产出液为研究对象,详细分析了其主要组成以及与脱硫溶液混合后的物化参数变化过程,并从机理上进行了阐述。结果表明,气井产出液呈酸性,水型以CaCl₂和MgCl₂为主,并含有少量表面活性剂。进入脱硫溶液后,首先产生CaCO₃、MgCO₃沉淀;接着生成氯化胺,溶液的pH值和胺液质量分数随之下降,最终导致净化效果变差。此外,气井产出液会增大脱硫溶液的发泡趋势和腐蚀性,腐蚀的主要原因是氯化胺而非氯离子。因此,提出了控制源头、加强分离与预警、胺液复活3个方面的防治措施。      

泡沫钻井液循环利用新技术研究

现有的消泡系统或设备因其自身的缺陷未收到应有的消泡效果,且把消泡后的气体直接排入大气,对空气造成一定污染。为此,提出了泡沫钻井液循环利用新技术。该技术不用对返出泡沫加压,1次流程即可实现5次消泡,效率高,实现了泡沫基液和气体的重复利用,既可应用于泡沫钻井过程中对返出泡沫的消泡,亦可应用于一般的工业消泡。用一般的筒体或加工稍精的筒体替代真空壳体,以粗略验证新型消泡系统的消泡效果,验证结果表明,简化真空壳体后消泡系统的消泡效率可达78%,而新型消泡系统的壳体精度更高,消泡效率会高于78%。     

泡沫流体在孔隙介质中的流动特点研究

为了研究不同气液比及不同注入方式泡沫流体在长细管模型中产生的特点及运移规律以及端面封堵情况,通过长细管模型进行了注入泡沫流体在孔隙介质中的流动试验。试验结果证明,泡沫在多孔介质中流动,压差分布均匀,泡沫体系在渗透率20 μm2孔隙介质中,能够形成较大的流动压差,并且不会形成端面堵塞,泡沫流动压差随气液比的增大而增大,泡沫压差形成的速度随气液比的增大而增快,形成稳定压差的时间变短;混合式注入泡沫形成的压差由前向后运动,交替式注入气体及泡沫剂溶液首先在中部形成压差,逐渐向两端扩展,混合式注入形成泡沫封堵的时间明显少于交替式注入。泡沫流体适合于油藏驱油,不会形成端面封堵,且混合式注入优于交替式注入。