基于多弹簧—空间梁有限元模型的海上热采管柱力学分析

海上稠油多元热流体热采过程中,高温、高压环境给作业管柱的安全带来很大威胁,而目前并没有针对多元热流体热采作业管柱的受力分析方法来分析井下管柱受力情况,以进行强度校核和工具设计。本文采用多弹簧—空间梁有限元方法建立了海上热采管柱受力分析模型,解决了作业过程中管柱—井筒非线性接触问题,形成了海上热采管柱力学分析有限元方法,并通过计算软件实例分析了海上某热采井作业过程中管柱结构力学参数,获得了随井深变化的管柱径向位移、摩擦力、轴力及安全系数,为后期热采管柱设计和校核提供方法。     

注热与电潜泵机采管柱在海上油田的应用

海上油田热采受作业环境及工艺要求影响,常规的杆式泵注采一体化管柱在海上不适用,提出注热与电潜泵机采管柱来解决现场开发问题。通过对热采专用三通的设计,组配耐温 260 ℃的高温电潜泵,热采期间下入一趟管柱,可满足热采作业和后续生产的要求,简化现场施工工艺,提高作业时效。该管柱已在渤海稠油油田热采中成功应用,为保证热采工艺实施提供了技术支持,也为后续注采工艺的发展探索了新道路。     

海上同心管射流泵注采一体化技术研究

海上热采技术已在渤海油田稠油区块取得了良好的开发效果,但是仍主要采用注采两趟管柱,由此导致作业时间长、修井作业成本高、修井过程中洗压井对油层造成冷伤害等问题.结合海上热采技术特点与平台要求,通过研发同心管射流泵、注采一体化采油树、井下安全装置,构建了海上同心管射流泵注采一体化技术.室内和现场试验结果表明,注采一体化技术...     

海上稠油多元热流体吞吐工艺研究及现场试验

为突破海上稠油热采技术瓶颈,开展了多元热流体吞吐工艺研究,改造了多元热流体设备和热采井井口设备、改进了井筒隔热工艺、优化了多元热流体注采参数.该工艺已在渤海南堡35-2油田成功进行了现场试验,增产效果显著,从而为稠油热采技术在我国海上的规模化应用奠定了基础.     

氮气隔热在渤海油田热采中的应用研究

受到海上特殊作业环境的影响,海上油田热采对隔热有较高的要求。建立井筒数学模型评价了在多元热流体热采中油套环空无氮气隔热、油套环空充氮气隔热、油套环空连续注氮气隔热三种方式,对不同氮气隔热方式的隔热效果分析对比,优选了最佳的隔热方式,同时配套了相应的井筒管柱。研究结果表明油套环空连续注氮气隔热效果最好,井筒沿程热损失较其它环空隔热措施小,套管温度低,同时连续氮气的注入有利于增加地层能量。油套环空连续注氮气隔热在渤海稠油油田的现场应用取得了较好的效果,保证了海上热采的顺利实施。     

海上热采井筒隔热工艺管柱研制与应用

海上稠油热采井埋藏深,而且多为水平井。在注汽过程中,采用隔热油管+环空注氮气的井筒隔热工艺,向地层中注入大量氮气,使作业成本增加、气窜风险加大;隔热油管接箍不具有隔热功能、注汽管柱存在"贴壁"现象,导致热损失增加。研制了海上热采井筒隔热工艺管柱及配套工具。工艺管柱主要由热敏封隔器、隔热型伸缩管、隔热型油管扶正器及隔热型接箍组成。该工艺管柱能够节省作业成本、提高注汽管柱的隔热效果、减少井筒热损失、保护套管和水泥环,提高海上稠油热采的安全性、经济性以及有效性。     

新疆油田稠油热采管线腐蚀机理研究

通过现场腐蚀调查和对稠油管线腐蚀机理的研究,探索新疆油田稠油热采管线腐蚀的规律和特点.认为新疆稠油热采管线的腐蚀是土壤、水分、氧等诸多因素共同作用的结果,其中含水的高低是影响管线腐蚀的重要因素,同时防腐保温材料的质量、防腐保温结构的不合理及施工质量等也是影响管线腐蚀破坏的重要因素.因此,选用合理的防腐保温防水结构,筛选优良的耐温防腐涂料是提高新疆油田稠油热采管线使用寿命的重要途径.     

管体腐蚀检测系统在稠油热采注汽管道中的应用

介绍了在不拆除现有保温层的情况下,管体腐蚀检测系统在稠油热采注汽管道中的应用。结果表明,管体腐蚀检测系统对稠油热采注汽管道的平均管壁厚度进行检测,可以达到预期效果并具有较高的灵敏度。     

降低不同油藏类型稠油热采热损失的方法

河南油田稠油老区(井楼、古城)油藏埋深浅(300 m左右),油层薄(1~4 m)、蒸汽吞吐周期较短(约4个月),属于浅薄层油藏。光油管不动管柱转抽工艺、普通油管气体辅助隔热注采一体化技术、隔热管井筒隔热工艺都能够实现重复性不动管柱转抽,减少作业工作量,经现场试验这些工艺都具有一定的适应性。中浅薄层稠油油藏,应用气体辅助隔热工艺,在600 m时热损失为16.6 kcal/h,干度41.53%,可以满足开发方案要求。中深井稠油油藏,为了保证井底蒸汽干度,提高热能利用率,保证热采效果,必须采用隔热管隔热工艺。减少并预防砂卡,减少地下存水,减少地层窜流,也是提高热能利用率的有效方法。     

海上探井稠油热采测试井口抬升问题的对策研究

在海上油田稠油探井热采测试作业过程中,由于热应力的存在,使得井口在注热作业时会出现晃动或抬升的现象,存在重大的安全隐患。海上油田探井测试作业成本高,假若出现类似问题后再采取补救措施,无疑在浪费了作业时间同时,大大的增加了作业成本,甚至增大了安全隐患和发生事故的概率。通过对南堡油田稠油热采注热工艺及其管柱的研究发现,经过设计和计算可适当在注热管柱上配加一定数量的热应力补偿器,进而缓解高温、高压的多元热流体对注热管柱的损害,从而保障注热作业的顺利进行,其对稠油探井热采测试作业也具有一定的借鉴意义。     

新疆油田稠油热采管线腐蚀机理研究

通过现场腐蚀调查和对稠油管线腐蚀机理的研究，找出了新疆油田稠油热采管线腐蚀的规律和特点。     

稠油热采注汽管网的失效机理及预防措施

注蒸汽开采是稠油油田普遍采用的有效开采方式.稠油热采注汽管道长期运行在高温、高压和介质频繁变化的工况下,极易发生氧腐蚀、氢腐蚀、冲刷腐蚀、停用腐蚀等诸多类型的腐蚀,从而引起管网失效.分析研究了热采注汽管网的失效形式、失效机制、失效发生和发展过程,找出了导致失效的主导因素和可控因素,提出了相应的预防措施.     

注氮气三次采油井下腐蚀发生现状及机理探索

注氮气三次采油是现阶段碳酸盐岩油藏提高采收率的有效手段,但随着注氮气三采技术的推广,越来越多的注气井管柱存在腐蚀穿孔的现象。该文在注氮气工艺、介质及生产分析的基础上,重点研究造成井下管柱腐蚀的因素及机理,表明了井下管柱腐蚀主要是受到高浓度氧及高矿化度、弱酸性的水的影响,两者混合后形成氧的电化学腐蚀与冲刷腐蚀,因此造成管柱内部整体腐蚀及管柱外壁点蚀、坑蚀的现象;并结合现场实际情况提出了具体的应对措施。     

海上稠油多元热流体注采一体化关键技术研究

受关键技术耐高温高压限制,海上稠油热采一直采用注采两趟管柱作业模式来进行注热和生产,既长期占用平台场地资源,又增加热采作业投资,且频繁洗压井影响热能利用率。为降低热采作业成本,提高热采整体经济效益,对海上多元热流体注采一体化关键技术的高温过电缆封隔器、井下安全阀、电缆穿越器等进行了技术攻关。该技术具有结构原理简单、技术性能突出及耐高温高压的特点,一体化注采管柱整体耐温为250℃,耐压为21.0 MPa,实现了注热、放喷、生产一体化作业要求,是一种低成本的热采工艺技术。该工艺为海上油田多元热流体注采一体化技术奠定了技术基础。     

实体膨胀管补贴技术在热采井上的应用研究

针对河南油田稠油热采封上采下井大部分采用封隔器封堵、井下管柱复杂、易发生井下卡管柱的问题,进行了膨胀管密封材料和连接方式的选择与室内试验,完成了4口热采井的膨胀管补贴．热采吞吐结果表明,软金属密封方式的膨胀管补贴工艺具有密封可靠、耐高温、内通径大、工艺简单等特点,可应用于现场作业。     

海上油田水平井蒸汽驱工艺研究与先导试验

为探索海上非常规稠油多轮次热采吞吐后有效接替开发方式,以渤海A油田Bm井组为例首次开展了海上油田水平井蒸汽驱先导试验。针对蒸汽驱开发面临井筒安全控制要求高、汽窜防治难度大、设备吊装摆放困难等问题,开展了水平井蒸汽驱关键工艺研究,包括水平井蒸汽驱注热安全控制工艺、高温堵调工艺等,并试制了一套适用于海上的小型化/分段卧式过热蒸汽锅炉及配套水处理设备。水平井蒸汽驱先导试验项目于2020年6月进行现场实施,过热锅炉及配套水处理设备运行平稳,水平井蒸汽驱井口、井下管柱工具性能稳定,现场通过注入泡沫段塞实现了液流调控和化学堵调增效的目的。截至2022年12月底,先导试验累产油20.70×10⁴m³、累增油5.97×10⁴m³,取得了良好的增油效果,为后续渤海油田蒸汽驱扩大应用奠定了基础,可为海上稠油热采高效开发提供借鉴。     

海上油田防砂完井注水井反洗工艺及配套工具

目前海上油田防砂完井注水管柱不具有洗井功能,注水井长期注水会有污垢、有机沉积、腐蚀物质以及杂质等注入地层,使得注水压力上升、注水量降低,严重影响注水效果;长时间不洗井会出现管柱上提困难,造成大修作业,增加注水井作业成本。鉴于此,将注水管柱配套反洗插入密封工具、防返吐工作筒和配水器工具,可实现注水井不动管柱注水、反洗工艺技术切换,加强海上油田防砂完井井筒维护与管理,提高注水质量,降低注水井反洗成本,缩短施工周期,增强注水效果。现场应用情况表明,经过反洗的注水井注水压力降低,地层吸水指数提高,注水井分层配注量明显增加;井筒及近井地带得到了清洗,井筒内污垢、腐蚀物和杂质均被清除,解决了钢丝作业遇阻问题,改善了注入水质,增强了水驱开发效果。     

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。     

陆上A稠油油藏蒸汽吞吐开发效果评价及海上稠油油田热采面临的挑战

对陆上A稠油油藏采用蒸汽吞吐开采方式的现场试验结果进行了分析,对其开发效果进行了评价,并对其采收率进行了预测,以期为即将进行的海上稠油油田热采提供指导.指出了海上稠油油田热采面临的挑战.     

新型海水淡化装置在稠油探井热采中的应用研究

海上探井应用多元热流体热吞吐技术进行稠油测试作业受到淡水运输相对困难、钻井平台空间有限及对热采测试所用水质要求高等因素制约。如果热采测试规模较大,再采用拖轮长途送水和采用较为繁琐复杂流程管线等一般施工方法,将在一定程度上延长作业工期、浪费作业时效、增加作业成本。新型海水淡化装置解决了稠油热采测试作业中的水源难题,且提供的水质可满足多元热流体吞吐在海上油田稠油探井测试工艺作业要求。实践证明,该系统具有较高的使用价值和市场推广价值,可保障注热设备的平稳运行、大大降低热采作业成本。