井下油水分离回注水液控阀装置研究

以曹妃甸区块为代表的海上油田进入高含水阶段,采出液含水率高,地面水处理流程压力大,从而造成油井的限流、减产。通过井下油水分离工艺,可以提高产出液含油量,增加产量。回注水调控装置作为油水分离工艺的核心部件,原固定水嘴阀及电控阀回注水装置存在无法调节或稳定性差的缺点。研发了一种液控阀回注水装置,该装置通过液控管线进行控制,可以实现回注水的精细、稳定的调节,同时能够满足大排量回注水的需求。通过优化设计,关键结构的尺寸达到最优化。经试验表明,该阀换向压力稳定,换向可靠。解决了油水分离回注水调节的关键技术难题,提高了整体工艺的可靠性。     

液控智能分注工艺调配及分层注水量计算方法

液控智能分注工艺可在地面通过液控管线控制井下配水器的水嘴开度,以达到分层调配的 目的,其缺点是无法监测井下各层的注水量.对于油藏精细注水开发,分层注水量是分析注水受效和评价水驱效果的重要动态参数.利用该工艺可在地面控制井下配水器水嘴开度的优势,在分析分层注水过程中注入水流动阶段的基础上,提出了 一种新的分层调配方法及分...     

多水嘴配注技术嘴损试验研究

空心集成配注技术采用多个水嘴来控制注水井各层段注入量,得到水嘴压力损失与流量的关系,有助于指导作业现场的水嘴选择。通过理论分析可知,空心集成配水器水嘴结构满足薄壁圆形小孔出流条件。设计了水嘴嘴损试验,得到不同水嘴个数和不同直径水嘴的流量系数,验证了理论分析的正确性,并得到可应用于现场的水嘴压力损失与流量的关系式。     

分层注水井配水嘴嘴损曲线规律实验研究

分层注水是解决油田开发中的层间矛盾,实现有效注水,保持地层能量,维持油田长期稳产高产,提高水驱动用储量和采收率的重要手段。通过现场井底注水过程的模拟实验研究,得出了不同内径配水嘴压差和流量之间的关系曲线,并拟合出水嘴管径、压差和流量三个量的嘴损曲线关系方程。在油田分层注水开发中应用嘴损曲线法可以快捷、方便地进行水嘴调配。     

桥式同心井下恒流分层注水技术

低渗透油藏分层注水合格率受压力波动等因素影响下降快,针对这一问题,设计了井下小体积水嘴自调节机构,将其集成于桥式同心井下恒流分层配水器,以缓解压力波动导致的分层注水量不稳定问题。基于伯努利方程,在理论分析及室内试验的基础上,设计了水嘴自调节机构,以达到井下小流量分层恒流注水目的。室内试验可知,自调节机构可在注入压力0.2～1.5 MPa范围内实现调节。采用水嘴自调节机构形成的桥式同心井下恒流分层注水技术,已在长庆油田低渗透油藏应用40余井次,实现了注入压力上升1.5 MPa以内不需人工干预、自动调节分层注水量至配注合格。长庆油田现场应用表明,桥式同心井下恒流分层注水技术可将6个月后分层注水合格率由常规分层注水的43.4%提高至75.0%,可将测调频次由常规分层注水的4次/年优化为2次/年,并延长分层注井测调周期,单井作业费用降低2.6万元/年。桥式同心井下恒流分层注水技术,为低渗透油藏精细注水开发提供了更高效的分层注水手段。     

智能注水井数控水嘴流量特性仿真与试验研究

针对长庆油田注水井工况,开展了井下分层注水数控水嘴流量特性的数值分析和试验研究。采用有限元数值方法计算了设计的U形数控水嘴在不同开度下的流量系数。计算结果表明,随着水嘴压差的增大,流量系数曲线趋于平稳;当水嘴开度为45%时,流量系数达到最大值;当水嘴开度为25%时,仿真嘴损曲线整体略高于试验嘴损曲线;当水嘴压差较小时,流量误差相对较大,当增大水嘴压差时,仿真曲线与试验曲线很接近,平均误差小于5%,验证了仿真结果与试验结果的一致性。     

海上油田液控智能采油工艺研究

海上油田开发以水平井大斜度井居多,开发井层数多,层间矛盾大。针对目前开发方式无法实现对油层进行精细开采的现状,提出了海上油田液控智能采油工艺技术。该工艺利用八挡位井下液压滑套配合液压解码器可以实现多层的精细开采,同时设计的水嘴结构可以实现多层流量精细的调节与大产液量的调节。井下液压解码器利用排列组合的原理,在降低管线数量的同时,实现了井下层位的选择与高压控制液引导,并通过计算管线摩阻,为现场管线的选择提供了理论支撑。试验结果表明:油嘴结构可以实现0~800 m 3/d的精细调节;井下液压滑套换向功能可靠,换向压力稳定在2 MPa左右,可实现0~2800 m 3/d的产量调节。该工艺不受水深和井斜等限制,最多实现了6层井的精细开采,提高了作业效率,可为海上油田精细化开采提供技术保障,同时也可为深水油田的开发提供技术储备。     

南海东部油田同井采油分层自均衡注入技术的应用

南海东部油田纵向上发育多套边底水油藏,经过多年开发,油层的地层能量出现亏损,导致产能开始出现较快下降,精细分层注水是对地层进行能量补充有效手段之一。同井采油分层注水技术设计有许多优势,但是受管柱配套管工艺复杂,流量测试及调配复杂多种因素影响,给施工增加了难度和风险,需要更加合理的设计和优化配套工具,保障顺利实施。自均衡注水技术在防砂筛管上安装自均衡注入阀,通过合理的设计,实现在整个注水周期内按照配比进行注水量的自适应调节,保障各注水目标层基本以油藏设计注入量进行精细分层注水,有效地对地层能量进行了补充。自均衡注入技术在注水井段采用了单管柱结构,简化了管柱工艺,降低了施工难度和风险,保障了同井采油分层注水技术的现场顺利实施。     

液控式井下流量控制阀研制与应用

普通分层开采和分层注水管柱存在换层效果不明确、水层流量控制难等问题。为了实现油井的有效分层开采和大斜度水井精细分层注水,研制了液控式井下流量控制阀。通过控制管线的压力来控制活塞的开度,实现流量调节。单向阀可有效阻止水层液体混合泥沙涌进流量控制阀体内。现场应用12井次,其中油井4井次,水井8井次,作业一次性成功率100%。油井实现分层开采,平均单井日增油6.8t;水井实现精细注入,层段合格率达到100%。     

偏心定量水嘴及其流量调节特性

偏心配水器采用定量水嘴，通过调节锥阀阀芯的开启程度，从而达到定量注水的目的。文中详细介绍了井下偏心定量配水器的流量调节特性，根据流体动力学和液压控制理论得到了压力反馈式锥阀系统的传递函数，并用实验验证了配水器的定流量调节工况。     

基于无线充电及通信技术的智能配注水系统分析

油田进入特高含水后期,注采关系复杂,需不断缩小测调周期以保证注水合格率,这就造成了测试工作量大量增加,注水技术急需向数据实时监测、注入量自动调配方向发展。开展了智能配注技术的研究,将井下参数采集模块、电路控制模块、流量控制阀集成在智能配注器内并长期置于井下,结合无线充电技术、无线通信技术及自动调整算法,形成了包括智能配注器、智能测控充电一体仪及地面通信控制主机的智能配注工艺及配套装置。室内及现场试验表明,无线充电及通信技术可靠,智能配注器对井下生产参数进行实时监测,并根据设定值进行自动调整。利用智能配注技术对地层参数的实时动态监控,通过对控制数据的分析与挖掘,可为油田精细开发方案的制定及调整提供数据支撑,为油田“数字化、智能化”建设提供技术支持。     

可投捞式缆控智能分注工艺及装置分析

随着油田数字化、智能化的发展,以缆控智能分注工艺为代表的智能分注技术势必规模化应用。但在前期的现场试验中,流量调节阀出现卡阻的现象,导致无法调节井下分层注入量,只能起出管柱重新作业。通过优化缆控智能配水器主体结构,设计了可投捞调节阀和测控线路,研制了流量调节阀可投捞式智能配水器; 通过室内试验和现场试验验证了可投捞式缆控智能分注工艺的可行性。室内投、捞试验各50次,投、捞成功率100%,实现了流量调节阀通过下入投捞仪可整体捞出,修理或更换后重新投入智能配水器内使用。现场试验5口井,投、捞后井下各智能配水器运行正常。可投捞式缆控智能分注工艺提高了智能分注井井下分层注水管柱整体工艺的灵活性和可靠性,降低了缆控智能分注井的运行维护成本,为缆控智能分注技术的推广应用提供技术支持。     

水力喷射径向钻孔器的流场特性

水力喷射径向钻孔器的结构优化设计和破岩性能直接决定了钻进速度。文中利用CFX软件建立水力喷射径向钻孔器的有限元数值模型,开展了钻孔器内外流场的三维流动特性分析,研究了入口排量、井眼内径对流场特性的影响规律。结果表明:随着入口排量的增加,前、后喷孔的最大流速均有所增加,且后喷孔的最大流速大于前喷孔;随着井眼内径和入口排量的增加,钻孔器最大流速增大。同时开展的水力喷射钻水泥环实验研究发现,岩样硬度对钻水泥环的喷射效果有较大影响。若岩样硬度较大,形成的水眼较浅;若岩样硬度较小,喷射速度快,易于破岩,形成的水眼较深。研究成果可为优化钻孔器的结构参数、提高钻孔器的工作性能以及完善水力喷射径向钻孔工艺提供理论指导。     

炼油装置液力透平的设计探析

介绍了炼油厂加氢装置中液力透平的应用场合及其典型数据和性能曲线,讨论了流量和压差等参数的定义原则、流程的配置、调节阀和安全阀的设置、机械结构形式和材料的选择、水力学计算、机械密封的选择、泵组的布置形式、自动控制和联锁等方面。重点比较了内壳体水平剖分和径向剖分两种形式的优缺点,并提出了工程设计中应注意的事项。     

盐穴储气库低节流井下安全阀的研制

为了满足盐穴储气库注气排卤简化技术的设计要求,降低井下安全阀节流冲蚀的影响,以内径尽可能大、外径尽可能小为原则,优化了安全阀本体连接及液控管线与安全阀连接处的密封形式,将S13Cr-P110新材料应用于弧形阀板结构,研制了最大外径?184.15 mm的盐穴储气库低节流井下安全阀,并进行了液压控制管线及液控系统压力测试、开启关闭功能测试和泄漏速率测试。研究结果表明,SVT5低节流井下安全阀降低了安全阀处29.51%的节流,符合ANSI/API Spec 14A 井下安全阀设备规范要求,水密封试验及气密封试验均合格,为盐穴储气库注气排卤完井作业技术的发展提供经验。     

一种新型定差式恒流量注水堵塞器

针对常规注水堵塞器难以达到油田注水井定量注水要求以及阀门、水嘴寿命短的问题,研制开发了一种新型定差式恒流量注水堵塞器。这种恒流量注水堵塞器通过定差减压与可变节流的共同作用,在注水井的进口压力或地层压力发生变化的情况下可以维持注水量恒定,保证了注水层面配水一次到位,缩短了配水周期。这种恒流量注水堵塞器的阀门及水嘴采用抗冲击、耐磨材料制成,具有寿命长、可更换的特点。打捞部分结构及外形尺寸与通用的配水器相同,可直接用于井下偏心分层注水系统,无须改动系统的其他部件。     

基于TRIZ创新理论的新型高压损防堵水嘴

为了在有限空间内探索具有大通流面积、高压损特性的注水嘴，使其在注水过程中保证配水精度的同时具有良好的防堵能力，应用TRIZ创新理论对具有高压损、防堵特性的分层注水水嘴进行了深入分析和优化设计。通过功能及冲突矩阵分析，利用结构嵌套法对水嘴结构进行优化，并设计出具有嵌套形式的新型绕流对冲水嘴。通过数值模拟方法对新型水嘴的压损特性进行分析，结果显示，新型水嘴可在保证截面面积较大（不小于传统?4.0 mm直孔的通流面积）的情况下提供优于传统?2.0 mm直孔水嘴的压损特性，从而可在保证配水准确性的同时提升防堵能力，提高水嘴的免维护周期。