海上油井井口温度计算方法探讨

渤海地区油田早期研究阶段井口温度预测结果与实测结果相对误差在15％～25％。利用PIPESIM软件，针对地层段、海水段和空气段分别建立模型，分析了海水段和空气段高度、总传热系数，以及海水、空气温度对井筒温降的影响；在此基础上，基于热力学、传热学理论，推导出了考虑海水和空气影响的井筒温降表达式，讨论了丛式井对井筒温度的影响。实例计算分析表明，本文方法计算结果与实测结果的相对误差值平均为7．7％。

海上稠油举升工艺适用性分析

本文围绕海上稠油开发中面临的原油粘度高及海上平台空间小等问题,提出了全金属螺杆泵举升工艺及稠油化学降粘工艺进行海上稠油举升。

基于流固耦合传热模型的井下注天然气流量测量仿真研究

注气是一种常见的提高油田采收率、延长油田生产寿命的措施,将气体(天然气、二氧化碳、空气等)通过注入井注入到油层中,以保持或恢复油层压力,使油藏有很强的驱动力,进而提高油藏的开采速度和采收率。综合考虑气源稳定性、成本、运输、腐蚀性及混相压力等因素,天然气或伴生气被认为是最有前景的选择。井下气体流量测量是实现精确定量分层注气的重要技术手段,然而由于天然气组分不固定以及井下高温高压的复杂工况,其流量的精确测量及现场标定面临很大挑战。基于流固耦合传热模型对热式流量计在不同工况下的天然气流量测量进行仿真研究,模拟高温高压下的实验环境,建立气体质量流量与温差之间的输入输出关系,为后续现场实验和测量提供有效指导。

隔热油管技术应用于海上稠油常规生产井数值模拟分析

提出了将隔热油管应用于海上稠油常规生产井实现保温降粘开采的观点,并通过数值模拟方法对各种工况下隔热油管的性能进行了分析,得到了隔热油管使用效果与产液量、含水率、气油比及下入深度的关系,为隔热油管技术在海上稠油油田开发中的应用奠定了基础。

海上稠油乳化降黏剂的研究及评价

针对海上油田稠油乳化剂对环保性能的要求,通过室内实验,研究了非离子表面活性剂-改性烷基糖苷在合成过程中影响因素对产率的影响.实验结果表明：稠油乳化剂的最佳合成条件为十六醇和葡萄糖反应的物质的量比为7：1,葡萄糖粒径为200～300目,催化剂质量分数为1.5％,反应的温度为110～120℃、时间为2.5～3.0 h、压力为3～4 kPa,投入物质的量之比为2：1的环氧乙烷和环氧丙烷,其质量分数为4％～6％.急性毒性和鱼毒性实验表明,合成的稠油乳化剂无皮肤急性毒性,无鱼毒性,属于环保型乳化降黏剂.当乳化降黏剂质量分数为0.3％时,油水界面张力可以达到10-3 mN/m数量级,降黏率达到92.1％,具有很好的降黏效果.

多逆变器共直流母线系统谐振抑制方法研究

采用公共直流母线技术可以提高电能利用率和供电可靠性。但是,当直流母线上存在较大的纹波时,可能会导致线路寄生参数组成的网络发生谐振,不仅会影响直流母线的电能质量,严重时还会危及直流母线上连接的电气设备的安全运行。首先对直流母线的纹波分布规律及谐振机理进行分析。然后,提出基于直流有源滤波器(DC active power filter, DC-APF)的直流母线谐振抑制策略。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建多逆变器共直流母线系统仿真模型,验证理论分析和所提方法的正确性。

基于KShape数据增广与混合神经网络的注水系统故障诊断

为解决海上油田注水系统故障诊断问题,提出基于KShape数据增广与混合神经网络的故障诊断模型。首先采用KShape时间序列聚类算法实现样本数据增广,然后通过融合双向长短时记忆网络(bidirectional long short-term memory network, BiLSTM)和全卷积神经网络(fully convolutional neural network, FCN)构建混合神经网络模型,最后应用贝叶斯优化算法对模型参数进行全局寻优。结果表明:提出的数据增广方法在数字油田大数据的基础上,能够有效扩充注水系统工况样本。提出的混合神经网络模型较BiLSTM和FCN单一模型效果更好,该模型综合了BiLSTM网络对时间序列数据依赖关系的良好捕捉能力以及FCN网络对局部特征的有效提取能力,较两者在准确率上分别提升4.9%和1.8%。贝叶斯优化方法在寻找更优超参数组合方面有显著效果,为提高模型的鲁棒性和泛化性能起到了重要作用。该方法较传统调参方法在准确率上提升5%,较网格搜索和随机搜索方法分别提升3.7%和1.9%。同时,该方法产生的不同超参数组合下的模型准确率中位数为84.5%,模型准确率在90%以上的占比达到18%。所提出的故障诊断模型,可有效识别地层堵塞、配水器堵塞和油管漏失等故障,为海上油田注水系统故障诊断提供了新的解决方案和有效的技术支持。

超临界二氧化碳嘴流特性试验研究

为保障油田井下精细分层注CO_(2)驱油的注入效果,对研发的分层注入工作筒气嘴进行超临界CO_(2)井下嘴流特性试验模拟。搭建超临界CO_(2)气嘴评价试验装置,通过试验验证嘴径、温度、嘴后压力和不同含水率对气嘴节流特性的影响。分析结果可为优化井下气嘴结构提供理论指导,对不同嘴径下的计算模型进行修正,得到不同直径下的嘴流压损修正模型,并对大直径气嘴的嘴流特性进行预测,可为5 000 Nm^(3)/d大流量精细控制提供精确的理论参考。

基于LSTM-PNN神经网络的电潜泵故障诊断方法

针对电潜螺杆泵故障预测中发生故障难以及时发现、发现难以准确判别故障类型等问题,提出一种基于深度学习长短期记忆网络(LSTM)结合概率神经网络(PNN)的电潜螺杆泵故障预测方法。以LSTM网络为回归模型,使用时间序列法预测故障信号的未来趋势,利用小波包分解螺杆泵的故障信号,提取其中的故障特征,再结合油压、产量等多个工作参数,构建电潜螺杆泵的故障特征向量,并凭借PNN网络判别预测信号故障类型。收集新疆油田120组故障数据作为数据集对预测模型进行训练,从中取出90组数据作为故障数据库对模型进行训练,取出30组数据作为测试组测试模型准确率,使用LSTM-PNN神经网络预测模型分别对两组数据进行电潜螺杆泵故障预测。结果表明:预测前提取故障信号特征可有效提高电潜螺杆泵的故障预测精度,较常规电潜螺杆泵故障预测方法,LSTM-PNN网络预测具有更高的准确率且准确率提升了3%~16%。

潜油电泵井能耗预测方法

在总结原油粘度影响因素的基础上,根据现场油品试验得出温度、含水率和粘度关系公式,利用总结出的粘温关系式,计算了潜油电泵井系统的能耗,编制了电泵耗能程序,对影响潜油电泵系统和耗能的参数进行了校正。经过与油田现场的实测耗电量对比,认为该套计算方法可为潜油电泵耗能计算提供重要的依据,同时也为电泵系统能耗需考虑的因素和计算流程提供一定的参考。

高产气井生产管柱非线性流致振动实验研究

三高气井生产管柱在高速流体冲击下容易发生剧烈振动,但目前关于此类流致振动的研究大多集中于理论模型和一些小型室内实验阶段。油气井生产管柱具有其独特性,超大的细长比决定了管柱的整体刚度极低,一般的小型实验系统很难模拟出这样的特点。该研究建立了一个大型生产管柱实验台架,用PE管模拟了一个具有超大细长比特征的油管柱模型,用以模拟生产管柱在高速流体冲击下的振动特性。实验结果表明:三高气井生产管柱在高速流体作用下会以某一固定频率发生振动,振动时管柱中间和底部位置的振幅最大;气体产量越大,管柱振动越剧烈;增加油管壁厚可以有效抑制油管的振动幅度,但不可以改变管柱的振动频率;封隔器安装位置过高或过低都不能起到较好的抑制振动的效果,单个封隔器安装在管柱8/10位置可以起到较好的抑制振动的效果。

海上油气田智能完井应用前景分析

智能完井技术为解决油气田开发难题、提高海上油气井生产及管理效率提供了全新的解决思路,但对于智能完井系统功能认识不全面及应用场景不明确导致目前海上智能完井应用普及程度不高。为有效提升智能完井技术工程应用普及程度,通过梳理智能完井系统所涵盖的所有单元模块,全面分析了智能完井系统所能实现的功能构成,从而构建了功能完善的典型油气井智能完井工程方案,然后结合目前海上油气田开发可能存在的技术难点,有针对性地设计了6种典型的海上智能完井技术应用前景。研究海上智能完井技术应用普及程度,对推动海上智能油气田建设进程具有重要意义。

渤海旅大27-2油田蒸汽吞吐先导试验注采工程

借鉴国内外蒸汽吞吐技术的开发经验,从地质-油藏工程方案、注采方案、地面(平台)方案几个方面进行研究,并结合现场实施情况进行综合分析。确定了油藏开发方案和注汽参数,研发了地面小型化、撬装化的蒸汽发生器及配套的海水淡化系统、高纯氮气系统,设计了油管注汽工艺、油套环空注高纯氮气工艺、伴注除氧剂的注汽工艺及井筒防腐措施;在海上首次采用了高温电潜泵(耐温250℃)进行热采稠油举升,并对高温井进行温度压力监测;首次在渤海旅大27-2油田进行了稠油先导性试验,取得了较好的试验效果,为下一步大规模开发渤海稠油油田提供了良好的依据和基础。

电潜泵举升系统温度压力耦合计算方法研究

电潜泵温度场的准确计算对于设备的选型和正常生产意义重大。针对前人的方法往往没有考虑到压力对温度分布的耦合作用或仅仅假设生产系统中为单相流体的实际,建立了电潜泵举升系统温度压力耦合计算模型。模型考虑了多相管流、动液面位置和环空对流换热的影响,能计算出井筒不同深度的传热系数,并给出了考虑多相管流流型变化的迭代求解方法。使用真实数据将计算结果与前人的模型进行了比对,证明了新模型的有效性。

电爆冲击波增渗解堵技术试验研究

常规油水井解堵技术存在工艺复杂、成本高和环境污染严重等问题,电爆冲击波增渗解堵技术因具有解堵增渗效果好、能量可控和环保等优势而成为研究热点。在分析电爆冲击波增渗解堵机理的基础上,研制了电爆冲击波试验装置,进行了电容、充电电压及金属丝直径对电爆冲击波压力峰值的影响试验,并进行了模拟地层压力环境下的电爆冲击波造缝及解堵效果评价试验。结果表明,冲击波压力峰值随着充电电压增大呈线性增大,金属丝直径对冲击波压力峰值影响不大,存在一个使冲击波压力峰值最大的最优电容,验证了电爆冲击波可以扩展储层岩石的裂缝并产生新的微裂缝,而且能达到增渗解堵的效果。研究结果为推动电爆冲击波增渗解堵技术研究及现场试验奠定了基础。

基于换相重叠角实时变化的SRM转矩脉动抑制控制策略

开关磁阻电机因其特殊的双凸极结构及严重的非线性问题,会导致有很大的转矩脉动存在,严重限制了其应用范围。传统的转矩分配函数受转矩特性和电压限制等影响,在换相期间仍然存在较大的转矩脉动,并且在不同的速度段,受电流变化率及换相周期的影响,在换相重叠角固定时,其转矩脉动现象会更加明显。本文提出一种换相重叠角随转速实时变化的控制策略,通过检测电机运行过程中实际转矩过零点所对应的角度,计算出相对应的换相重叠角,并建立转矩负载-电机转速-换相重叠角之间的查值表,据此可以在不同负载下随着电机转速变化查询最合适的换相重叠角,使开关磁阻电机的转矩脉动最小。最后为了验证该策略的有效性与可行性,以一台3 kW、3相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真与实验验证,证明所提方法能够在较宽的速度范围内有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动。

适用气举工艺的稠油热采开发模式优化

针对气举采油工艺对多元热流体吞吐开发中产量和流压等参数的特殊要求,以渤海A油田南区实际油藏参数建立的典型模型为基础,利用数值模拟技术,优化了海上稠油多元热流体热采吞吐开发方案,提出了适用气举工艺的热采开发模式,为探索气举工艺在海上稠油热采开发油田的适用性奠定了基础。

海上自喷油井关井井口压力预测方法

油井生产过程中紧急关井的井口压力是合理选择井口设备以及管线的重要依据,但目前缺乏该方面的理论计算方法。分析认为水击压力主要受关井瞬间流体流速、压力波传播速度和流体密度等3个因素影响,建立了水击压力及由井底压力恢复引起的井口压力变化的计算方法;综合考虑水击压力和关井压力恢复的影响,研究了生产油井紧急关井情况下井口压力的变化趋势。研究表明:中高渗地层的井口压力随着时间的增加而增大,关井时间越长,井口压力越大;低渗地层的井口压力会在短时间内突然增加。

海上定向气井临界流量预测方法

目前广泛应用的天然气井临界流量计算模型均建立在直井基础之上,没考虑井斜角对气体携液的影响,但海上天然气井大多为定向井和水平井,现有模型不能准确预测海上气井是否积液。研究认为,液滴在斜井运动过程中会与管壁发生碰撞,碰撞后液滴呈"半球形",并最终沿管壁滑动。同时根据海上天然气井的特点,以Turner模型为基础,考虑井斜角的影响,对Turner模型进行了修正,提出了海上气井携液临界流量预测的模型,并推导出了快速修正系数。

海上电泵井关井井口压力预测方法

关井井口压力对合理选择井口设备及管线有重要的指导意义。由于海上油井的产液量较高,水击压力效应非常明显,文中首次从水击压力、关井压力恢复及电泵憋压3个方面综合考虑,主要探讨了生产油井紧急关井情况下井口压力在不同阶段随时间的变化趋势,讨论了不同阶段井口压力的计算方法,应用该方法进行实例计算,结果与实际数据吻合较好。