垂直井简低黏度液流最小携砂速度研究

油气井出砂开采或储层出砂后的垂直井筒最小携砂速度是井筒携砂的重要设计参数,一般的方法是对颗粒自由沉降末速附加一个固定的修正系数.基于理论和试验分析,用颗粒的等沉降速度当量直径取代了等体积当量直径,进而利用沉降试验解决了颗粒的形状系数测定问题,并通过携砂试验得到了埕北地区东营组油藏砂粒的最小携砂速度计算公式.研究结果表明,在低黏度流体中最小携砂速度的修正系数随颗粒直径减小而增加,在携砂试验条件下其变化范围为1.45～2.90.研究成果可用于计算垂直井筒内低浓度砂粒无淤塞的最低携砂流速,对于解决其他地质区块和微小颗粒的垂直井筒携砂问题具有借鉴意义.     

高黏度流体垂直井筒携砂临界流速实验与计算

生产实践证明适度出砂开采稠油能够有效增加油井产能,高黏度流体在井筒内携砂临界流速的确定是稠油适度出砂生产设计的关键参数之一。结合调研文献资料,考虑砂粒形状、砂粒浓度和器壁干涉等因素影响后,给出了适用于高黏流体计算砂粒沉降速度的砂粒器壁干涉沉降速度经验公式,采用垂直井筒携砂模拟实验装置进行实验,静态沉降实验得出了砂粒形状校正系数,高黏流体携砂临界流速实验测得实际携砂临界流速,拟合砂粒器壁干涉沉降速度和携砂临界流速,得出高黏流体携带不同粒径砂粒的临界流速计算式。结果表明,砂粒器壁干涉沉降速度与携砂临界流速基本上呈线性关系;黏度越大,砂粒器壁干涉沉降速度与其携砂临界流速值越接近。     

确定垂直井筒携砂冷采安全生产时间的方法

携砂冷采是砂岩油藏常用的开采技术,该技术的使用大大提高了出砂油井的产油能力,确定其安全生产时间对油井的管理有重要的意义。文章以固液两相流理论为基础,结合简单的实验,对单位时间内垂直井筒中砂柱的沉积高度进行了预测,从而确定油井安全生产时间,为出砂油井的管理提供了一定的理论支持。结合一口典型井的数据进行了试算,结果与真实情况相近。     

气井井筒携砂规律研究

油气井出砂是砂岩油气藏中经常遇到的问题，它给油气井的正常生产及各种采油、采气工艺的开展带来很多麻烦，轻则迫使气井停产，重则会使气井报废。为了保证气井正常生产，确定合理工作制度，本文在气固两相流理论基础上，研究了砂粒在气流中的沉降规律，推导了不同雷诺数范围内砂粒的沉降末速公式，计算了临界流速及，临界气量，编制了配套计算软件，利用现场数据对计算结果进行分析验证，效果较好。     

垂直井筒气流携砂理论模型分析

确定垂直井筒中气流携砂的合理工艺参数,力求高速含砂气流对井口设备的冲蚀、磨蚀程度最小,又能保证有足够带出全部砂粒的气流,对气井正常生产至关重要。以砂粒受力是其运动的本质为出发点,通过分析垂直井筒中砂粒的受力情况,建立气流携砂的理论模型。在临界状态下,砂粒受力平衡,据此推导出确定气流携砂临界参数的理论公式。该模型推导的理论公式对垂直气井携砂生产具有一定的借鉴意义。     

有杆泵携砂采油井筒配套技术

针对采油井大范围出砂, 砂埋油层, 砂堵井筒, 频繁冲砂检泵致使有效采油时间缩短,油层污染加速, 常规采油工艺和“三抽”设备不能满足采油井在复杂地质条件下的生产需要等问题, 研发了有杆泵携砂采油井筒配套技术。该技术以提高系统采油时效为目标, 在井筒内配置双柱塞抽油泵, 液力冲砂器和管柱沉砂器等机具, 通过与抽油机和抽油杆等杆管附件进行合理匹配,集冲搅砂和携砂为一体, 提高采油井有效生产时间, 达到增油和降低系统总体生产成本的目的。系统性能型式试验和工业生产试验说明, 该井筒配套技术通过在泵上实现存、携砂, 泵下冲搅砂等有效措施, 能使油井延长正常采油时间, 降低检泵作业次数, 减少油层污染并提高采油时效。     

垂直气井气流携砂实验分析

在气井开采过程中,为了避免因气流过大导致井筒中的砂粒对井口设备产生严重的冲蚀、磨蚀损坏,同时又要保证砂粒能够全部被携带出井口而不至于堆积在井底造成砂堵油管等严重事故,确定垂直气井气流携砂模型的准确性至关重要.借助自发研制的垂直井筒携砂实验装置,实验分析研究了不同气量和压力下气流携砂状况.根据实验分析得出,携砂临界参数的理论计算结果与实测数据平均误差在5％以内,理论计算误差满足工程计算精度要求.     

大斜度井水力携砂技术及其优化

农田、水库等特殊的地理地貌决定了浅造斜大斜度井成为浅层疏松砂岩油藏主要的开发井型。对于防砂难度大、效果差、频繁砂卡埋等技术难题,创新性地应用同心双管水力射流携砂工艺,取得了延长周期、提高产能的良好效果。针对双管管柱结构建立了适合的优化理论和计算模型;在常规直井、定向井水力射流动态仿真模型的基础上,增加了大斜度井携砂能力设计功能,研发了同心双管水力射流携砂采油优化及诊断系统。研究成果为该类型油井的生产提供了一种可靠的应用技术。     

管道砂沉积与流体携砂临界速度研究进展及展望北大核心CSCD

本文系统阐述了国内外管道砂沉积的研究成果,总结了基于管道砂砾运动状态及分布、细颗粒表面物理化学作用及临界速度对颗粒运动状态的转变等的砂沉积机理;介绍了颗粒属性、流体介质及管道结构等因素对单相流体携砂及多相流体携砂的影响,重点分析了颗粒尺寸、液相黏度及多相流流型等因素的影响;介绍了国内外现有的管道流体携砂临界速度建模方法,重点分析了由单相流体携砂临界速度模型扩展至多相流的方法。最后指出未来多相流管道砂沉积问题的研究应从砂沉积机理入手,探索多相流管道砂沉积及运输的影响机制,确定关键影响因素,并结合多相流动机理建立准确性高、适用性强的预测模型。     

考虑变质量流水平井筒稠油携砂能力研究

与浆体管输不同,水平井筒从趾部到根部随着地层流体的流入,井筒内流体流量逐渐增大,井筒内各个部位的流态随着井筒内流量的变化而变化。根据液固两相稳态流流态理论,流态依次从非均质悬浮流加固定床或流动床组合到单个非均质悬浮流。流态的变化引起了井筒内压力梯度、固定床层或流动床层高度等流动参数的变化,从而造成稠油携砂能力的变化。根据上述理论,建立了考虑变质量流水平井筒稠油携砂机理模型,并用其计算得到了井筒内压力梯度、固定床层或流动床层高度分布,为评价水平井筒稠油携砂能力提供了依据。     

气井积液机理和临界气速预测新模型

井筒积液是气井生产过程中面临的问题之一,积液会导致气井产量降低,严重情况下甚至造成气井停产。准确预测气井临界携液气相流速可以及时采取措施以预防积液的发生。对比最小压力梯度模型、液滴模型和液膜模型并分析积液实验的结果表明,液膜反向是气井积液的主要原因。根据液膜在不同气速范围内速度分布规律,将液膜与管壁剪切应力为0对应的气速作为气井积液临界气速。基于环雾流型并考虑到管径、液相流速、气芯中液滴夹带等因素的影响,构建了适用于垂直气井积液预测的零剪切应力模型。利用实验数据和现场数据对新模型及已有的积液预测模型进行对比验证,以模型预测结果正确率和预测误差为评价指标。结果显示,新模型的预测效果优于其他模型,基于零剪切应力的新模型能够较准确地预测气井积液。     

气井积液机理和临界气速预测新模型

井筒积液是气井生产过程中面临的问题之一,积液会导致气井产量降低,严重情况下甚至造成气井停产。准确预测气井临界携液气相流速可以及时采取措施以预防积液的发生。对比最小压力梯度模型、液滴模型和液膜模型并分析积液实验的结果表明,液膜反向是气井积液的主要原因。根据液膜在不同气速范围内速度分布规律,将液膜与管壁剪切应力为0对应的气速作为气井积液临界气速。基于环雾流型并考虑到管径、液相流速、气芯中液滴夹带等因素的影响,构建了适用于垂直气井积液预测的零剪切应力模型。利用实验数据和现场数据对新模型及已有的积液预测模型进行对比验证,以模型预测结果正确率和预测误差为评价指标。结果显示,新模型的预测效果优于其他模型,基于零剪切应力的新模型能够较准确地预测气井积液。     

基于液膜临界速度的井筒积液预测新方法

现阶段用于预测气井积液问题的模型大多针对垂直井筒从Turner所建立的液滴受力模型上发展而来,认为井底积液是由井筒中液滴下落造成的,对井筒倾斜角和液膜逆流的影响没有深入探讨.本文对Unified多相流动模型进行编程,运用多相流动模型对垂直井筒、倾角75°井筒和60°井筒分别进行了数值模拟,分别从井筒内流动压降和液膜速度...     

气藏水平井携液临界流量计算

液滴在水平井筒中的受力情况与垂直井筒中截然不同,根据垂直井筒中质点力学分析获得的计算气井携液临界流量的Turner公式及其修正式不再适用于水平井。根据水平井筒内液滴质点分析理论,推导出水平气井的携液临界流量公式。与水平管气液两相流态机理计算得到的携液临界流量结果的对比结果表明,用质点分析理论计算得到的携液临界流量比气液两相流态机理计算结果要偏于乐观,且其流态正处于环状流和雾状流的过渡区。因此,在实际应用中,用质点分析理论计算的结果可根据生产井实际情况在一定范围内进行调整。     

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。     

临界携液流量与流速沿井筒分布规律研究

随着大牛地气田的不断开发,气井压力逐渐降低,气井积液越来越严重,准确预测气井的临界携液流量与流速对气井的配产以及积液判断有着重要的意义。除了寻找适合本气田的临界携液流量模型外,还要考虑最大携液流量在井筒中出现的位置。为此,文中通过建立气井临界携液流量模型与井筒压力、温度分布模型,以流压测试数据为基础,对临界携液流量与流速沿井筒的分布规律展开研究。结果表明:当压力梯度小于临界压力梯度时,临界携液流量随井深增加而减小,当压力梯度大于临界压力梯度时,临界携液流量随井深增加而增加;温度梯度为分别为1.5,2.0,2.5,3.0℃/100 m,临界压力梯度分别为0.04,0.05,0.06,0.07 MPa/100 m。     

大斜度气井临界携液产量预测新方法

目前广泛应用的天然气临界产量计算模型都是建立在直井的基础上,没有考虑井斜角对携液的影响.根据大斜度天然气井中液滴运动特点,以应用最普遍的Turner模型为基础,考虑井斜角的影响对Turner模型进行了修正,推导出大斜度气井临界携液产量预测公式,并给出了Turner公式修正系数.     

大斜度井段小尺寸岩屑临界再悬浮速度力学模型

以往研究表明,岩屑在大斜度井段主要以翻滚形式向井口方向运移,文中提出大斜度井段小尺寸岩屑有效运移的临界环空条件——临界再悬浮环空返速。考虑钻柱旋转和颗粒间作用力的影响,分析岩屑受力,建立了临界再悬浮环空返速的预测模型。理论计算结果与现有试验数据对比显示,两者有较好的一致性。利用该模型对大斜度井段小尺寸岩屑运移过程进行分析,结果表明：直径小于0.5 mm的小尺寸岩屑颗粒更难被再悬浮;在大斜度井段,井斜角对于小尺寸岩屑的再悬浮临界环空返速影响较小;钻柱旋转有利于小尺寸岩屑颗粒的再悬浮;在一定范围内,钻井液流性指数、稠度系数值越小,越有利于小尺寸岩屑的再悬浮。