长庆油田同心验封测调一体化分层注水技术

为了提高长庆油田定向井小水量分层注水的测试效率、降低作业强度及测试成本,研究了同心验封测调一体化分层注水技术及关键工具。该技术采用机电一体化控制方法,利用电缆控制井下测试仪器进行验封及测试调节工作;借鉴离合器的工作原理,将电动直读验封仪与同心电动测调仪集成为验封测调一体化仪器,不仅使其具有验封仪、测调仪的功能,而且还进一步提高了仪器的集成化、自动化程度。该技术在长庆油田430余口井进行了应用,一趟作业完成全井验封、测调等全部工序,测调成功率达到98.0%,单层测调误差小于10.0%,单井验封测试时间由6~8 h缩短至4 h以内,单井年作业费用降低0.96万元。同心验封测调一体化分层注水技术为低渗透油藏低成本开发提供了一种新的技术手段。

鄂尔多斯超低渗储层智能注水监控技术

鄂尔多斯超低渗油藏的注水开发存在如常规分注工艺配套费用高、人工作业复杂、分注合格率下降快且无法长期监测分层动态数据等问题,为此提出了智能注水全过程监控技术。该技术包括井下自动控制配水器、地面传输控制一体化装置及远程监控系统,应用流体波码技术及井下流量智能调节理论,实现了井下分层流量自动测试、自动调节,动态数据长期测试及存储,地面与井下远程无线数据传输,油田数字化系统实时监控等功能。2016年超低渗典型区块开展20口井现场试验,分注合格率95%。智能注水监控技术实现了精细配水,有效控制单层突进,减少无效水循,并真实掌握油藏开发动态过程,为实现油藏高效注水开发奠定了工艺基础。

数字式分层注水流动特性研究与分析

针对长庆低渗透油藏精细分层注水特点,常规分注技术存在实时监控难以及测调过程复杂等问题,提出了数字式分层注水技术。该技术应用配水器集成孔板流量计、一体化可调水嘴、电机、验封短节、井下电源、通信模块及控制芯片等部件,实现了配水器的自动验封、自动调节、数据实时录取与存储和无线通信的功能,极大地提高了注水过程的自动化水平。通过分析油管的沿程流阻、水嘴和流量计的阻力损失,建立了数字式分层注水井注水的流动特性分析力学模型。利用该模型可以计算得出井下各层的注水压力及水嘴开度关系,进而优化注水参数,提高分层注水效果。

井下自动分注测控技术及应用

精细分层注水是低渗透油藏保持地层能量、提高水驱动用程度最经济有效的技术手段。针对大井组、丛式井定向井分注管柱有效期短、分层注水合格率下降快及人工作业效率低的问题,研发了分注井井下自动测控技术。该技术将一体化数控水嘴、小型化流量计、验封短节、压力测试机构及控制模块创新集成,实现自动测调和自动验封,摆脱了人工测调模式,具有集成化程度高、自动化程度高、复杂井况适应性强及分层注水合格率高等特点。在长庆姬塬油田注水开发中进行了扩大试验,分注管柱有效期延长至2年以上,无线通讯成功率100%,试验成功率95%以上,分层注水合格率90%以上,具有广阔的推广应用前景。

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。

裂缝性气藏水侵强度判断及水侵量计算

对于裂缝-孔隙型气藏,边水窜进将严重影响气井产能及生产稳定性,甚至导致气井水淹。气藏的见水使得很多储层中的天然气被地层水封隔,可以采取排水措施有效地将地层气释放出来。物质平衡方法是一种有效的水侵计算方法,能够较为准确地计算水侵量,为制定生产计划提供依据。通过采用柯尔图版法,有效地确定气藏的驱替类型,同时应用修正的裂缝性物质平衡方法进行水侵量计算,得到了较为理想的结果。

桥式同心分层压降测试仪器研制与试验

针对丛式井组开发分注管柱有效期短、分注井测调成功率及效率低等问题,开发了桥式同心分层注水技术。为了完善配套桥式同心分注技术,以桥式同心配水原理为基础,研制了桥式同心分层压降测试仪器,制定了分层压降测试方法,解决了桥式同心分注井无法测试分层压降的难题,实现了多层分注井双卡井下单层压力直测。该技术在长庆油田现场试验10井次,最大井深2 536 m,最大井斜35.8°,试验成功率100%,应用效果良好。该仪器的研制成功极大地提升了桥式同心分层注水技术的适应性,更进一步掌握了油藏分层压力情况,有利于指导油藏动态调整。

桥式同心验封测调一体化技术研究与应用

针对长庆油田定向井小水量开发特征,研发了桥式同心分层注水工艺技术,随后提出桥式同心验封测调一体化技术,将配水器和可调式水嘴同心一体化集成设计,突破原有测调、验封分步传统工艺,研发了二代桥式同心分注关键工具,形成了验封测调一体化工艺,具有一趟作业完成全井验封、测调作业的优势,大幅提升测试调配效率。2017年陇东南梁油田试验区现场应用65口井,2018年长庆油田全面推广应用,测调成功率95%,平均单井验封、测调时间4~6 h。桥式同心验封测调一体化技术的提出,大幅提升了分注井测调效率,单井作业时间节约30%以上,单井作业费用降低20%,试验区水驱储量动用程度提高了9.6%。该技术的成功应用丰富和完善了分层注水工艺技术体系,助推了精细分层注水工艺技术的体质增效,具有广阔的推广应用前景。

井下柔性复合管预置电缆数字式分注技术

低渗透油田分注管柱长期服役后腐蚀结垢严重、分层注水合格率下降快。为此,设计了井下柔性复合管预置电缆数字式分注工艺管柱,研发了智能配水器与过电缆封隔器等关键工具,开展了管柱抗外压、抗拉强度等关键性能室内评价,形成了适用于井下高压条件下的柔性复合管分层注水技术。室内评价结果表明,管柱满足分注井封隔器坐封压力与最大抗外压要求,智能配水器流量测试误差小于2%。现场试验4口井,最长服役时间已超过2年,分层注水合格率100%。研究表明,预置电缆数字式分注技术应用柔性复合管,可以有效提升管柱耐腐蚀性能,实现分层流量自动测调、远程验封和数据监测等功能,满足封隔器坐封、反洗井及后期测试要求,具有较好的应用效果。

考虑启动压力梯度均应力敏感气藏分区模型

针对气藏不同区域压降速度不同的特点，将气藏分为内部区域和外部区域。在模型推导过程中．内部区域压力梯度较大，故考虑应力敏感性和紊流项而忽略启动压力梯度；而外部区域压力梯度较小，故考虑启动压力梯度和应力敏感性而忽略紊流项。采用迭代的方法推导出应力敏感性气藏分区模型。模拟得出应力敏感性影响程度较大．其次是启动压力梯度，紊流项影响程度相对较小。

考虑启动压力和二次梯度的压裂井稳态渗流模型

从质量守恒原理出发,推导了考虑启动压力梯度和二次压力梯度非线性单向渗流微分方程。并通过变量代换,将渗流方程线性化,获得单向稳定渗流模型的解析解。再利用保角变换将压裂井复杂的平面流动转化为简单的单向流动,最终获得考虑启动压力梯度和二次压力梯度的压裂井产量公式。通过对比分析可知:只考虑启动压力梯度或二次梯度项所得产能公式都是文中公式的特例;忽略二次梯度项将使计算所得产能偏低,忽略启动梯度项将使计算所得产能偏高,且误差随二次梯度项系数和启动压力梯度的增大而增大。

低渗透应力敏感气藏压裂井产能分析

应用保角变换原理,将平面垂直裂缝气井的渗流问题转化为易于求解的一维带状渗流问题。基于Forchheimer二项式渗流方程,考虑启动压力梯度和渗透率应力敏感性的影响,推导得到低渗透应力敏感气藏中垂直裂缝井的产能公式,并简化得到低压、高压条件下的产量公式。用现场数据对公式进行验证,并绘制分析了理论产能曲线。结果表明:启动压力梯度和应力敏感性会影响压裂井的产能,压裂气井的产量随着启动压力梯度或者应力敏感性的增加而降低;当气井高产时,必须考虑非达西渗流效应。

考虑启动压力和二次梯度的应力敏感油藏稳定渗流模型

根据质量守恒原理,推导应力敏感油藏中考虑启动压力梯度和二次压力梯度非线性渗流偏微分方程,并通过变量代换,将渗流方程线性化,求得模型在不同外边界条件下解析解.结果表明:只考虑启动压力梯度、二次梯度项、应力敏感因素以及三者均不考虑所得产能公式都是文中公式的特例.

波码通信数字式分层注水技术研究与应用

针对常规分注井测试工作量大、配套费用高及分注合格率下降快等问题,研究了波码通信数字式分层注水技术。该技术的核心为基于流体波码的无线通信技术及井下智能配水器。波码通信技术通过短时间改变地面控制阀或井下配水器电控阀的开度,建立井筒内的流量波动,并将流量波动转换为压力信号实现地面与井下的数据传输;井下智能配水器集成高精度压力计、可控水嘴、计算与控制模块等形成一个智能控制系统,实现地面下传命令或数据的接收、水嘴的注水流量计算与控制、井下数据的存储与上传等。波码通信数字式分层注水技术已在现场试验与应用430余口井,分层注水合格率长期保持在90%以上,注水层的含水上升速度稳定,水驱开发效果改善明显。研究结果可为分层注水技术的研究与应用提供一定参考。

利用Box-Behnken法分析CO_2置换CH_4效果

基于CO2置换CH4理论,综合考虑影响CO2置换CH4效果的3个因素,运用Box-Be-hnken实验设计方法,建立CO2置换CH4的数学模型。通过Design Expert软件生成曲面反应图,并对曲面反应图进行单因素及双因素解吸效果分析,得出各参数对CO2置换CH4效应影响的强弱顺序及交互影响的显著性,其结果依次为渗透率、含水率、含气量,进而对CO2置换CH4效果进行分析。该研究为煤层气提高采收率提供了一个省时有效的分析方法。

南梁油田桥式同心分层注水技术研究与应用

精细分层注水是低渗透油藏保持地层能量、提高水驱动用程度最经济有效的技术手段。针对丛式井组大斜度井分注管柱有效期短、测试调配成功率和效率低的问题,研发了大斜度井桥式同心分层注水工艺技术。该技术将配水器和可调式水嘴同心一体化创新集成,配套同心电缆高效测试调配工艺和封隔器电动直读验封工艺,具有测试调配成功率高、测调效率高以及多级分注适应性强等特点。在长庆南梁油田注水开发中进行了规模应用,分注管柱有效期延长至3年以上,测调成功率93%,平均单井测调时间4~6 h,具有广阔的推广应用前景。

双密封套管保护封隔器的研制与应用

为了解决分注井套管保护封隔器有效期短、套管长时间承压及腐蚀等问题,研发了双密封套管保护封隔器。该封隔器增加了承压胶筒、扶正装置和复位弹簧,有效阻隔了注水压力波动对密封胶筒的破坏,并降低了管柱蠕动。双密封套管保护封隔器在现场实施5口井,最大井深2 371 m,最大井斜30.57°,注水压力17.5 MPa,持续跟踪现场测试24个月,有效密封率达100%,并继续有效。现场应用结果表明:双密封套管保护封隔器可大幅提升密封性能,延长分注管柱的使用寿命。

同心电动井下测调仪的研制与应用

针对定向井分层注水测试调配成功率和效率低、小水量测调精度低等问题,研制了同心电动井下测调仪。该测调仪动力传递设计为同心连杆机构,动力传递效率高,集成了超声波流量计和水嘴调节机构,可实现流量测试和水嘴调节同步,同时具备磁定位功能,可以准确判断井下配水器和封隔器位置。同心电动井下测调仪在长庆油田应用3 500余井次,测调全程电缆作业,1次下井完成全井所有层段测试调配,测调成功率95%以上,2层分注井平均测调时间4~6 h,3~5层分注井平均测调时间6~8 h,单层5 m^3以上注水量测调误差10%以内,实现了分注井高效测调技术的升级。

波码通信分层注水技术研究及现场应用

常规分注井无法连续监测数据,需人工定期测调确保分注合格率。随着技术进步,国内油田逐步向数字式分注发展。长庆油田以超低渗透储层为主,层间非均质强,小层注水量小,通过持续攻关,创新提出了波码通信分层注水技术,攻克了小水量测试调配及远程无线通信与控制难题,形成了适合长庆油田的带压作业模式。该技术通过压力流量波码实现地面与井下数据无线远程传输,配水器实现井下分层流量自动测调与数据录取,现场应用1200余口井,地面与井下无线数据传输距离达到2800m,分层注水合格率长期保持90%以上,最长有效期近4年,单井年节约测试费用5万元,解决了常规分注技术面临的技术瓶颈,人员劳动强度大幅降低,提升了油田注水精细化水平。

二氧化碳置换煤层甲烷国内外发展现状

国内外对二氧化碳置换甲烷的各方面研究累计取得了进展，从二氧化碳置换甲烷及气体在煤层吸附解吸研究结果出发，在理论上重新总结了各阶段的研究成果。