气举多点注气工况模拟诊断方法研究

气举井多点注气时油管内多相流流动复杂,目前气举工况诊断方法均采用总产气量计算注气点以上井段压力分布,不符合多点注气时各段具有不同总气量的实际情况。给出了气举多点注气工况模拟诊断方法,在计算过程中根据各级气举阀的工作状态和注气量大小真实考虑不同段的不同总气量,采取分段计算方法分别计算各段多相流压力分布,实现油井多点注气工作状况的准确诊断,并以冀东油田气举井为例进行了计算对比说明。     

液压启动气举工作筒的研制与应用

为解决安装有常规气举阀的连续气举管柱无法实施套管加压的问题,研发了一种液压启动气举工作筒。该工作筒利用1趟管柱实现了套管加压负压射孔、封隔器验封和气举完井等作业;在工作筒上设计了通过压力控制注气通道开关的装置,可对气举工作筒注气通道进行主动控制,进而实现了气举管柱套管憋压作业。该工具已经在现场试验了2口井,平均单井节约施工周期2 d,降低了作业风险,避免了洗压井作业对地层的污染。试验结果表明:安装该种工作筒的射孔-完井一体化管柱能够有效节省工序,缩短作业时间。     

阿尔及利亚Zarzaitine油田气举工艺优化

阿尔及利亚Zarzaitine油田除少量高气油比井自喷生产外,93.7%的油井均采用气举采油。为此,在地面建有两套供气系统保证连续注气,最下一级气举阀为空阀并作为注气工作阀,地面注气压力的变化不会出现注气点上移问题,具有较好的适应性;采用了闭式气举管柱,较好地实现了油层保护和作业质量控制,通过产液量、油压和套压来分析诊断气举井工况,方法简单且方便,每口井都有相应的最优注气量,气举井产液量高、效果好。阿尔及利亚Zarzaitine油田的气举采油工艺技术对提高国内工艺水平具有指导意义。     

大斜度井气举完井管柱研究及应用

大斜度井受井身轨迹限制,常规气举管柱不能满足大斜度井完井及钢丝作业要求,为此,开展了大斜度井配套气举完井管柱研究。该完井管柱在满足气举功能的前提下,对常规气举完井配套工具进行改进,以保证完井管柱顺利下井。冀东南堡油田1-3人工岛应用该气举完井管柱表明,工具下井成功率达到100%,并实现了油井的快速排液卸荷启动,大大缩短了油井启动时间。该气举完井管柱具备多项功能,可实现热洗保护油层和不压井作业。     

气举井动态测试分析与应用研究

为了解油井动态，提高气举效率．进行了气举井的系统测试，包括地面压力、温度、流量测试，井筒压力、温度分布测试以及气举动态测试和不关井试井。通过对测试资料的分析．可以得出可靠的油井模型,分析气举井的实际工作状态，优选注气量等。     

提高牛居油田气举井经济效益的途径

气举采油工艺是辽河牛居油田增产的主要措施,近年来又围绕降低注入气液比、提高气举井经济效益开展了现场试验其具体作法是:加强注入气的净化、严格控制注气压力、降低气举井井口油压、低产井开展间歇气举试验,推广可投捞式偏心气举管柱、井口安装高压水套加热炉。     

完井管柱受力计算与分析在注气井的应用

完井管柱受力计算与分析是完井工艺设计的重要组成部分。在极端条件井中,如注气井、气井及高压措施井尤为重要。当井内压力和温度等条件发生变化后,管柱上将出现4种效应:活塞效应、螺旋弯曲效应、膨径效应和温度效应。如井内管柱带有封隔器,封隔器坐封后,由于井口和封隔器两端固定,这些力将直接作用在井口和井下工具上。因此,必须对这些力进行计算,使其不能超过管柱及其井下工具的极限值。否则,应对管柱进行重新设计。本文较详细地介绍了井的状态对管柱的影响、管柱受力与长度变化的因素及计算方法,并结合实例给出计算步骤和结果。本文介绍的方法也同样适用于其他施工,如注水泥、封堵窜槽等管柱的设计计算中。     

连续气举井井筒压力温度模拟方法分析

根据连续气举井井筒内的流动特点，以注气点为界将井筒内的压力温度计算分成上下两部分，考虑注入气的影响，结合已有的多相流压力、温度计算方法，给出气举井井筒内的压力温度计算过程和方法。用6口气举井的压力剖面测试资料和3口气举井的温度剖面资料进行验算对比。结果表明，现有的压力计算方法的误差较大．需要进一步研究；而温度计算结果与实际比较接近。     

防腐防垢及气举一体化完井管柱研究

针对常规气举管柱对腐蚀结垢等复杂油藏适应性较差的问题,研究了防腐防垢及气举一体化完井管柱。该管柱通过配套多级化学注入阀实现不同种类化学药剂的深井注入,可减轻井筒腐蚀、结垢和结蜡程度,从而有效延长气举管柱有效期,同时减少井筒热洗次数;通过集成坐放短节及钢丝滑套,拓展了一体化管柱功能,可实现热洗保护油层;配套井下安全阀,使气举井能自动关闭,当地面井口装置失效时,可避免发生人员伤亡、井喷和环境污染等恶性事故。中东某油田11口井的应用结果表明,防腐防垢及气举一体化完井管柱下入顺利,封隔器坐封、验封正常,安全阀及化学注入阀打开、关闭压力符合设计要求,管柱施工成功率100%。     

用于气举采油的可投捞式气举阀

气举阀是控制气举井注气量和注气压力的核心工具,广泛应用于气举采油领域。中国石油吐哈油田公司工程技术研究院自主研发的可投捞式气举阀,通过钢丝投捞作业可从偏心工作筒内投入或捞出,克服了现有气举井更换气举阀必须起下管柱的缺点,在不动管柱的情况下实现气举井产能调配和故障排除。由于该项技术无需起出管柱,所以缩短了作业时间,避免了作业液对地层造成伤害。该工具结构简单,阀孔尺寸丰富,性能可靠,加工成本低,具有抗H_2S和CO_2腐蚀的特点,在国内外具有明显的竞争优势。     

气井生产过程中碳钢管柱CO2腐蚀规律

掌握气井稳态生产过程中CO₂对碳钢管柱沿井深方向的腐蚀规律才能更好地确定油气田开发和实施方案,预防和降低管柱腐蚀失效事故。根据质量守恒、动量守恒、能量守恒以及非理想气体状态方程建立了地面稳态生产条件下管柱内热流耦合计算模型,并与实测结果进行了对比研究。以Norsok模型为基础,根据实际生产用管材等建立了相应的修正表达式,并进行了实例验证。研究了CO₂摩尔分数、井筒总体传热系数,管柱内半径和日产量对管柱腐蚀速率的影响。研究表明,建立的热流耦合模型和腐蚀预测模型计算精度满足工程需要;地面日产量越大,井深方向管柱内天然气密度、速度、温度越高,而压力越低;增加CO₂摩尔分数和地面日产气量、降低井筒总体传热系数和管柱内径均可引起管柱最大腐蚀速率出现的位置向井口方向移动,并且日产气量和井筒总体传热系数的影响更为明显;沿井深方向上,管柱腐蚀速率变化分为4个阶段,且不同影响参数变化时,腐蚀速率的影响规律不尽相同。     

深水油气生产中温度对油管柱变形的影响研究

在计算油管柱变形时如果忽略了管柱所处的温度场,则计算出的管柱变形量与实际变形量有很大差距。为此,根据传热学基本理论和井筒的特点,建立了深水油气井油管柱温度计算模型,并对管柱的热效应进行仿真分析,计算了不同传热材质、不同壁厚及不同内外壁环境温差条件下油管柱的内外壁温度值。结果表明,运用有限元软件对油管柱的内外壁温度进行模拟是可行的,模拟结果与热力学、传热学理论相吻合;根据数据拟合出的油管内外壁温度值变化规律公式具有正确性。     

气井压力温度预测综合数值模拟

基于质量、动量、能量守恒原理,导出了描述气井流动气柱的压力、温度、流速及密度分布的常微分方程组,采用四阶龙格-库塔法数值求解.该数值模型综合考虑了井斜角、井身结构、油管柱结构、气井井筒的径向传热、不同环空传热介质及地层的热物理性质沿井深的变化,符合气井的实际情况.应用6460m的新疆柯深1井(高温高压气井)基本数据进行实例计算,并对模型进行了敏感性分析.计算绘出了不同产量下气体压力、温度、流速及密度沿井深的分布曲线,直观地反映了气井的流动规律和地层的传热特征.可为高温高压气井试井工艺设计和生产动态分析(如水化物预测、油管柱设计等)提供技术依据.     

苏里格南区气井速度管柱适用条件分析

在气井管理及气井动态分析中,井筒压力、温度是重要的参数。基于质量守恒、动量守恒、能量守恒和传热学原理,综合考虑压力和温度之间的相互影响,建立了气井井筒压力温度耦合模型,应用四阶龙格-库塔算法数值求解。通过气井实测数据对模型进行验证,算例表明模型计算结果可靠,可以满足工程计算要求。速度管柱是苏里格南区重要的排水采气措施,针对速度管柱选井缺乏定量标准的问题,在井筒压力温度预测基础上,评价了速度管柱气井在不同条件下的水合物生成风险、携液临界流量和冲蚀产量,给出了速度管柱气井满足携液和安全的产量范围,提出了适用速度管柱新井的试气无阻流量界限,为苏里格南区速度管柱的下入时机和选井提供了理论基础和指导意见。     

同心双管射流泵排采工艺参数设计及应用

要使同心双管射流泵排采技术获得较好的生产效果,还须合理配置射流泵泵芯结构参数、地面泵工作参数和井下管柱尺寸等工艺参数。鉴于此,在射流泵参数计算模型的基础上,综合考虑气井生产条件下管柱内流体流动摩阻、接箍处混合液流体压降损失、受产出气影响的油套环空井底流压及射流泵的特性方程等,建立了更加完整的同心双管射流泵排水采气工艺关键参数设计模型,并结合现场需求设计了3套参数计算方案,编制了设计软件。将计算结果与现场生产参数进行对比,并利用现场数据分析摩阻系数对计算结果的影响。计算分析结果表明,所建计算模型及设计软件可靠,计算结果与现场生产数据一致,但模拟时需根据所选泵芯有针对地选择摩阻系数,以使设计结果更加准确可靠。研究结果对于射流泵排采工艺技术的现场应用具有一定的参考价值。     

环空掺稀降黏工艺井筒温度计算模型

准确预测掺稀降黏工艺过程中井筒内流体的温度分布,能优化工艺、节约资源、提高生产效率。从掺稀降黏工艺流程出发将井筒温度场分为相互衔接的两部分,并建立了与之对应的温度场计算模型。温度计算准确的关键取决于总传热系数的精确计算,将传热过程分为稳态传热和瞬态传热两部分进行总传热系数计算;针对稠油流动特性,考虑了强迫对流换热的影响,并根据相应公式计算判断对流流型后加入对应的强迫对流热阻项,推导出总传热系数计算公式。应用该模型对塔河油田A井井筒温度进行计算,计算结果与实测结果吻合较好,证明了所建模型的准确性。该研究对掺稀降黏工艺现场施工有指导意义。     

气井油管柱应力与轴向变形分析

气井投产前后温度和压力变化会引起油管应力及轴向变形的改变。若改变量超过某一限度则将导致封隔器解封或管柱损坏等。目前对气井油管柱研究较少,且很多研究在计算时将状态改变前后的温度压力均考虑为定值，或者将温度分布简单考虑为关于井深的线性函数，这样将导致计算结果产生较大的误差。利用考虑传热、相变、生产时间等因素的气井井筒温度、压力分布模型以及弹性力学理论分析并计算温度、气体压力、油管自重、封隔液、产气量等对油管柱应力和轴向变形的影响。将其应用于现场实际气井表明：管柱轴向变形随产量增加而增加，但增加的幅度逐渐减小；与现场实测数据对比表明，计算结果较为准确。     

控压钻井多相流温度场预测

控压钻井钻遇储层产生气侵时,会使井筒内气液两相流在不同井深、温度条件下呈现出不同的流态,从而影响环空的压力分布。为此,基于井筒传热方程和能量方程,建立起了控压钻井井筒多相流温度场计算模型,并利用循环迭代法和数值分析法求解钻柱内和环空流体温度剖面。用实例分析其随循环时间、钻井液密度及钻井液排量增加而减小的规律;计算结果与PWD实测数据误差小于2.87%,能够满足控压钻井数据计算及现场施工需要。     

天然气管道加热用浸没燃烧换热器设计及应用分析

浸没燃烧技术应用于天然气管道加热较为新颖,该技术核心在于换热器的设计。介绍了浸没燃烧换热器的设计方法,设计出200 kW浸没燃烧换热器并在北京某门站供暖期内投入使用,以解决调压器的冻堵问题。利用实测数据计算管内、管外对流换热系数,通过数据拟合计算得到额定设计工况下的实际综合传热系数,进而对设计综合传热系数进行修正。计算结果表明,设计综合传热系数的修正系数为1.56。再通过实际管外对流换热系数反算得到水浴最大流速值,拟合得到功率与水浴最大流速的关系式,利用加热装置在120 kW稳定运行时的实测数据进行验证,水浴最大流速计算结果误差率为6.67%,可以为相同类型的浸没燃烧换热器设计提供参考。