基于临界干扰量的动态清蜡周期预测新模型

渤海油田井筒动态结蜡剖面受流体温度场、压力场分布影响无法准确预测,易使结蜡电泵油井的生产协调点向左偏移,生产井产量下降、井底流压升高。首次定义了临界干扰产液量、临界干扰产量百分比、临界干扰结蜡厚度及对应的清蜡周期,按照不同程度的临界干扰百分比将清蜡周期划分为安全生产、过渡生产和危险生产等3个生产区域。应用节点系统分析方法,综合考虑动态结蜡剖面、温度、压力与产量之间的相互影响,建立了一种基于临界干扰量的动态清蜡周期预测新模型,并对金县1-1油田3口井15个清蜡周期内的生产动态及清蜡周期影响因素进行了计算分析,结果表明:新模型预测的清蜡周期与实测数据平均误差为10.6%,可满足现场需要;在相同临界干扰产量百分比条件下,随着产液量、含水率以及气油比的增加,清蜡周期随之增加。本文研究成果可为油田清防蜡工艺优选、生产制度制定提供参考。     

动态结蜡剖面评价试验装置设计与建设

为了准确预测海上大斜度井井筒结蜡剖面规律,选取有效的清防蜡工艺,基于井筒动态结蜡机理和现有模拟蜡沉积试验装置的优点,设计了一套模拟大斜度油井实际生产过程中油井井筒内壁动态结蜡规律的试验装置。该试验装置装配了3路高精度温度控制系统,测试井筒段可更换,井筒倾斜角多级调控,配备了高精度超声波测厚装置,研发了配套数据监控及绘图软件。在渤海某油田A01的现场试验中,当井筒流体温度低于析蜡点温度时,井筒内开始出现蜡沉积现象,沿井底至井口方向,井筒结蜡厚度呈现先增大后减小的趋势,在井筒某一深度处存在最大值。该试验装置与实际状况匹配度高,易操作且数据处理便捷,可为建立适用于海上油田大斜度油井结蜡预测模型研究提供数据支持。     

延长油田高含水油井井筒结蜡速率预测模型优化

结蜡速率计算是预测油井结蜡的关键参数,目前针对油井井筒的结蜡速率预测模型相对较少,且大多以机理模型为主,计算参数众多,现场应用不便.延长油田油井含水率普遍较高,常用的普适性经验模型预测准确度低.因此,重新考虑含水率对结蜡速率的影响,开展了含水率对结蜡速率影响的室内研究,基于实验数据与简化后的经验公式,拟合了含水率分别为...     

海上高含蜡油田井筒清蜡周期预测图版建立及应用

渤海部分高含蜡油井投产后面临比较严重的井筒结蜡问题,现场作业人员一般根据生产经验确定清蜡周期,导致准确度低、清蜡作业成功率有限。根据海上油井生产管柱特征,以Ramey温度场计算数学模型为基础,结合井筒结蜡速率模型计算得到了井筒结蜡剖面,推导建立了电潜泵井清蜡周期预测方法,并进一步绘制了某油田A区块清蜡周期和清蜡深度预测图版。结果表明,清蜡周期随产液量的下降呈幂函数形式变短,随含水率增加呈指数函数形式增加。根据清蜡周期预测图版,预测3口井的清蜡周期分别为11 d、15 d、46 d,实际清蜡周期分别为8 d、12 d、39 d,预测结果与实际基本吻合。该方法同样适用于陆地油田自喷井确定清蜡周期和清蜡深度,对高含蜡电潜泵井、自喷井及时制定清防蜡措施具有借鉴意义。     

超低渗油田清防蜡技术的研究与应用

华庆油田油井结蜡井比例高,油井受原油含蜡量高、析蜡温度高、间歇性出油等因素影响,结蜡严重,同时受生产气油比高、套管压力大等因素影响,人工投加清蜡剂的方式,已无法满足井筒清防蜡需要。本文从分析华庆油田油井结蜡机理、影响因素出发,探索研究适合华庆油田油井清防蜡的工艺技术。     

海上井筒电加热清防蜡工艺研究

渤海油田很多油气井都存在井筒结蜡导致井筒堵塞、油井产量降低甚至停产的问题,针对海上油气井进行快速清防蜡和长期低成本高效清蜡的要求,本文从海上油井工程施工和电加热工艺参数优化两个方面开展研究,优选了电加热方式和设备,设计了适用于海上油井的井筒电加热管柱结构,同时结合稳态传热分析了不同举升方式下井筒电加热工艺参数计算模型,从而得出适合于海上油田的井筒电加热清防蜡工艺。     

哈拉哈塘油井井筒结蜡识别及处理

哈拉哈塘油田以黑油、挥发性油藏为主,油井生产过程极易出现井筒结蜡,结蜡将严重影响单井产量,给油井正常生产管理带来很大困难。根据本区块油藏流体性质,分析了井筒结蜡机理,阐明了井筒结蜡主要原因。同时调研了本区块单井清蜡过程遏阻规律,分析了遇阻深度与原油胶沥比、井筒温度的特征关系。总结出严重遏阻井井口温度偏低,平均温度在5度左右,胶沥比在1以上;而轻微遇阻井平均温度11度,胶沥比在1以下。本文为油田单井清蜡深度及清蜡预防提供理论依据,以期为类似油田提供参考。     

基于热力学模型的油井井筒析蜡规律

含蜡原油的开采通常受井筒结蜡问题的影响,预测生产过程中井筒析蜡深度和析蜡量对油井清防蜡作业具有重要意义。基于预测蜡析出的热力学模型,结合井筒多相流理论,提出了井筒析蜡量的计算方法。结果表明,井筒析蜡量分布受油井产量、原油含蜡率、含水率和油管内径等因素的综合影响。产量和含蜡率的增大使井筒析蜡量增加,但高产量条件下受井筒温度增加的影响,析蜡区域显著减小;油管内径对井筒析蜡的影响较小;油井进入中后期高含水阶段时,析蜡量明显降低。在实际生产过程中,可以通过调整油井生产参数减少井筒中的析蜡问题。该方法可为高含蜡油井的清防蜡作业提供理论依据,实现高含蜡原油的正常开采。     

基于原油及蜡样实验的油井井筒结蜡规律综合分析

高含蜡原油生产时,油井井筒结蜡的影响因素很多也很复杂,仅通过对油样结蜡实验分析或者井筒结蜡厚度的理论分析进行结蜡规律研究比较片面,现场井筒蜡样实验分析及不同气油比压力下结蜡规律实验是必要的补充。以安塞油田高平2井区长10油层原油及蜡样为研究对象,通过黏温曲线测定析蜡温度、原油全组分实验分析、蜡样全组分实验分析、不同气油比和压力条件下实验分析、不同产液量和含水率的理论计算分析等多种手段,全面综合地研究和认识其结蜡规律,为制定清防蜡措施提供了更详实的依据。     

保温油管海洋采油井筒温度压力计算耦合模型

生产管柱上部采用真空隔热保温油管是海洋油井提高产液温度,防止油井结蜡的有效手段,科学设计保温油管的合理下深则需要准确预测海洋采油井筒温度剖面。将产液视作气液两相流,分别建立了质量守恒、动量守恒和能量守恒模型,模型中考虑了温度和压力对原油、天然气和地层水热物理性质的影响,井斜角对换热和压力降的影响,以及电潜泵机械能损失引起的热源。采用交错网格和全隐式有限体积法离散技术,建立了适合于海洋生产井筒温度场和压力场耦合求解的数值方法,保证了模型求解的稳定和收敛。利用所建立的模型对1口海洋油井进行了井筒温度分析和保温油管下深设计,结果表明,模型预测精度高（相对误差为0.46%）,设计保温油管下深能有效地提高油流温度,避免油井结蜡。     

气井非稳态流井筒温度压力模型的建立和应用

国内外围绕井筒温度方面的研究主要集中在稳态流条件下,建立了较成熟的气井稳态流井筒温度、压力计算模型。但气井在生产过程中,由于生产组织和试井测试的需要,对其产量将进行调整,此时井筒管流属于非稳态流,已有的基于稳态流的井筒温度模型不适用于非稳态流的井筒温度计算。为此,通过分析井筒非稳态传热温度变化特征,根据井筒瞬态温度与稳态温度的关系,将任意时间点的井筒温度变化划分为递减、稳定和递增3种类型。采用微元时间段计算井筒温度和压力的思路,对定产量开井井筒温度模型进行改进,提出温度叠加递增井筒温度压力计算方法,并根据杜哈梅的等效叠加原理,提出温度叠加递减井筒温度压力计算方法,建立了气井非稳态流井筒温度压力模型,解决了变流量条件下气井井筒温度、压力的计算问题。通过实例分析对比表明,在气井开井和产量调整初期,气井非稳态流井筒温度压力模型比稳态流井筒温度压力模型计算更加准确,该模型适用于气井生产全过程,应用范围更广,符合生产实际。     

高凝原油井筒温度场影响因素研究

高凝原油由于含蜡量高、凝固点高,井筒结蜡严重,开采效果差。根据传热学基本原理,建立了高凝原油井筒温度场数学模型,并选取了潍北油田的4口生产井,对影响井筒温度场的因素进行了分析。结果表明,油井产液量、体积含水率、油管导热系数和电热杆加热功率对井筒温度影响较大,生产时间对井筒温度的影响较小;油井产液量、油管导热热阻和电热杆加热功率的增加对改善井筒结蜡状况有利,而体积含水率(乳化水)的增加对井筒结蜡具有恶化作用,井筒电热杆加热存在最优的加热参数;采取增产(如提液、压裂、注水等)、原油破乳、保温油管以及井筒电热杆加热等措施,可有效改善高凝原油的流动性,实现高凝原油的正常举升。      

倾斜气井积液临界气相流速预测新模型

井筒积液是气井生产过程中常见的现象,特别对于页岩气、致密气等低渗透性气井,积液产生一定的背压会使得气井产量进一步降低,严重情况下会导致气井停产。准确预测气井积液临界气相流速可以指导生产者及时采取积液防治措施。斜井中液膜在重力作用下不均匀分布,使得其内部的积液研究较为复杂。通过对比已有的实验和理论研究,分析认为液膜的反向流动是积液的主要原因,并且起始于井筒横截面底部最厚处的液膜;通过分析斜井井筒中液膜速度分布规律,确定以液膜与井壁剪切应力为0作为积液判定条件。基于环雾流型并考虑斜井井筒中液膜周向不均匀分布、气芯液滴夹带的影响,建立适用于不同管径、不同液相流量的全倾角气井积液预测新模型。利用井斜角为0°～88°的实验数据、直井和斜井的现场生产数据对新模型及已有的6种积液预测模型进行分析验证的结果显示,基于零液壁剪切应力的新模型相比于其他模型更能准确地预测全倾角气井积液临界气相流速。     

气井井筒气液两相环雾流压降计算新方法

气液两相环雾流是气井生产中最常见的流型之一,正确预测其井筒压降是气井节点系统分析、生产动态预测的重要基础。从环雾流气芯-液膜分相流结构出发,建立了环雾流压力梯度方程;其中持液率计算综合考虑了液膜及液滴的影响,通过引入Henstock & Hanratty无因次液膜厚度关系式,导出了液膜厚度计算显式方程,基于液滴沉降与液膜雾化的动态平衡,导出了适用于气井低液相雷诺数条件的液滴夹带率关系式;摩阻计算考虑了液膜与管壁的剪切应力,最终采用龙格库塔法迭代求解井筒压力。利用国内外91井次气井测压数据评价表明,新模型提高了凝析气井和产水气井井筒环雾流压降预测准确度,优于传统的均匀流模型和分相流模型,而且能够获得液滴夹带率、液膜厚度等特性参数,为油气田开发提供技术理论支持。     

页岩气水平井全井筒临界携液流量模型

目前的临界携液流量模型均未完整反映页岩气井的复杂井身结构和返排液量变化特征,无法准确预测页岩气水平井积液。为此,通过对液滴动力学和能量分析,综合考虑井筒产液量、液滴变形和造斜率变化引起的液滴能量损失,建立了页岩气井全井筒临界携液流量模型。根据最大稳定变形液滴能量平衡关系,确定了最大稳定变形液滴长轴长度;选取了适用于页岩气水平井的曳力系数和表面张力公式;根据误差分析优选了Mukherjee-Brill两相流模型计算页岩气水平井井筒压力分布。实例分析表明,与现有临界携液流量模型相比,新模型对于页岩气水平井的积液预测符合率最高,预测精度达92.3%。新模型可以准确预测积液井和接近积液井,对不积液井的积液预测精度也能满足现场应用要求,可以有效指导页岩气井积液判断与排采工艺选择。     

多层合采阶梯井产能计算模型的建立与求解

在阶梯井多个生产段同时对多个油层合采时产能预测难度较大。针对该问题,依据渗流力学、工程流体力学、油藏工程和数值分析有关理论,考虑油藏各向异性、渗流干扰、井筒管流压降和钻完井污染等因素,利用离散化处理方法,建立了阶梯井与薄互层油藏耦合的多层合采阶梯井产能计算模型,分析了该模型具有唯一解的充要条件,给出了求解方法。利用某三层薄互层油藏数据进行了实例计算,分析了井筒径向流率、井筒流量和井筒流压的分布规律,发现阶梯井生产过程中,井筒径向流率分布规律满足高阶偶次多项式,流量分布规律满足三次多项式,流压沿井筒呈抛物线状分布且越靠近跟端下降越快,并认为管流摩阻造成的压降和产量损失不可避免;将利用该模型计算的全井产量与Joshi公式的计算结果进行了对比,发现二者仅相差1.79%。研究表明,建立的多层合采阶梯井产能计算模型的计算结果合理,为相关产能预测提供了新方法。