基于局部粒子投放的压缩拐角激波/边界层干扰流动控制研究

为探究局部粒子投放这种新型流动控制方法在控制激波/边界层干扰(SWBLI)诱导分离上的可行性,针对二维压缩拐角模型,利用数值模拟的方法探究了局部粒子投放对于SWBLI诱导分离的控制机理与控制规律。结果表明:在分离区上游壁面注入的固体粒子会给近壁低速流体注入动量,使分离区上游边界层形状因子减小;同时,由于波后粒子的弛豫效应,粒子也会进一步给流体注入动量。在以上两个因素的共同作用下,SWBLI诱导分离的尺寸得到了显著减小。研究结果还表明:投入的粒子无量纲流量S_(L)越大(以基准流场边界层流量为参考),粒径D_(P)越小,所获得的分离控制效果越好。在使用S_(L)=0.12,D_(P)=0.5μm的TiO_(2)粒子进行流动控制时,分离点和再附点间的无量纲流向距离由未控制时的4.85缩减为控制后的1.77,后者仅为前者的36.5%,控制效果良好。

可钻封隔器设计及密封机构特性研究

为解决油田分层注水封隔器工艺成功率低的问题,研制了一种可钻封隔器。该封隔器内径为62 mm,零件采用非金属可钻复合材料;封隔器采用双活塞低压坐封,减小了坐封压差,增强了坐封可靠性;筛选耐高温高压胶筒,尽可能缩小胶筒厚度。通过对胶筒密封机构进行仿真分析,得出不同工作压力下胶筒与套管内壁的接触压力与胶筒压缩距。对仿真结果进行分析可知,密封机构满足设计要求且密封性能良好。室内试验和现场应用结果表明:可钻封隔器坐封顺利,解封可靠,整体密封性能良好。密封压差可达35 MPa,常温至120℃高温下承压25 MPa,能够满足高温、高压等复杂环境下的工作需求,工艺成功率100%,应用效果良好。此封隔器的研制成功为分层注水井的应用提供了技术支持,对油田实现降本增效起到了良好作用,具有广阔的推广应用前景。

浅井薄夹层稠油井热采分层注汽工艺技术

浅井、薄夹层稠油井热采分层注汽工艺技术主要是针对河南油田稠油油藏油层较浅、较薄、夹层较小、原油较稠而开发研究的。该技术主要配套工具高温封隔器的特点是液力坐封 ,不受温度限制。工具结构简单、短小 ,适宜薄夹层分层卡堵 ,可实现多层控制注汽 ,且生产管柱与分层注汽管柱合二为一 ,减免了注汽管柱起下作业 ,减少了作业工作量 。

稠油井分层配汽工艺技术

方法针对油井各小层油层物性的差异，将油层物性相近的小层划为一个注汽单元，各注汽单元之间用热力封隔器封隔开，然后采用蒸汽分配器对各单元进行定量注汽。目的解决高周期吞吐后，渗透性好的油层在注汽时重复利用，而渗透性差的油层在注汽时吸汽量较少或不吸汽，从而导致油井含水上升和产油量下降的问题。结果1995年在欢喜岭油田齐40块共进行了3口井的分层配汽工艺试验，有效率达100％，累计增产原油2036．1t。结论分层配汽工艺可以做到在注汽时一次管柱按地层需要合理注汽，既发挥中、低渗透层的作用，又发挥高渗透层的剩余能量，提高油层的动用程度。

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。

薄层稠油高周期蒸汽吞吐配套工艺技术

针对河南薄层稠油蒸汽吞吐后期层间吸汽差异大、汽窜严重、热损失大、排水期长、吞吐效果差的问题 ,研究配套了苛化泥堵窜调剖技术、分层注汽工艺技术和SEPA增效蒸汽驱油技术 ,有效地封堵了汽窜通道 ,调整了吸汽剖面 ,扩大了蒸汽波及体积 ,提高了驱油效率。现场应用 38口井 ,累计增油2 345 2 9t,效果显著 。

精细分层注水约束的油藏数值模拟

考虑分层注水的井筒约束方程作为内边界条件,基于黑油模型建立精细分层注水约束的油藏数值模型,形成带有加边七对角稀疏系数矩阵的封闭线性系统,采用分块矩阵乘法与预处理共轭梯度法相结合的方法进行求解.通过实例计算五点井网分层注水与笼统注水的开发效果,评价不同分段和配注模式对开发效果的影响.

分层注CO_2井系统模型研究

分层配注CO_2是解决注气提高采收率过程中不同地层间的层间矛盾,实现不同渗透性的地层都能够有效地注入CO_2,维持地层压力,提高气驱动用储量和采收率的重要手段。基于分层配注CO_2的思想,考虑井筒温度和CO_2相态的变化建立了井筒温度压力耦合数学模型,根据注气时段,建立了地层吸气模型,并耦合气嘴嘴损建立了考虑多个注气层的注入井数学模型,提出了相应的数值求解方法。模拟计算结果表明:要提高较差注气能力油层的配注量,井口注气压力需要达到一个临界值,合理地选择井口注气压力和气嘴直径是实现分层配注的关键。该研究成果为分层配注CO_2提供了重要的理论依据。

分层注汽工艺技术的研究应用

河南油田浅层稠油油藏普遍存在严重的非均质性以及蒸汽吞吐开采过程中油层吸汽不均的现象,导致高渗透层动用程度高,中低渗透层动用程度低,影响油田的开发效果。为此研究了分层注汽管柱,该管柱可以实现不动管柱分层注汽,生产管柱与分层注汽管柱合二为一,减免了注汽管柱起下作业,减少了作业工作量,消除了作业过程中热能浪费。应用表明,该技术能提高油藏动用程度,提高了油藏最终采收率。

稠油分层注汽技术及其应用

针对吞吐进入中后期,各储层之间矛盾日渐突出,储层之间的吸汽量不均,严重影响油藏的动用程度,主要表现在产油量下降、含水升高等方面,提出稠油分层注汽技术。稠油分层注汽技术是通过封隔器对互层状油层有效封隔,在纵向上划分出相对独立的注汽单元,以注汽装置对各生产单元单独作用,从而在注入阶段可以减少高低渗透层、新老层、油水层之间的干扰,充分发挥油层潜力,提高油层动用程度。该技术包括分层定量注汽技术、分层配汽技术、自动配汽技术,另外该技术针对一些特殊油井还研制了出砂井分层注汽技术和侧钻井分层注汽技术。

水蒸气喷射泵混合室内边界层脱离现象的计算流体力学研究

为了深入了解水蒸气喷射泵内流场结构,采用文献[1]给出的物理模型,在保持其他条件不变情况下,采用计算流体力学模拟得到不同背压下喷射泵内部压力分布图和混合室内迹线图,模拟结果与实验数据有较好的一致性。通过分析迹线图中的边界层脱离现象和压力分布图中压力的关系,得出高压力梯度作用导致了引射流体边界层分离,而边界层分离后导致有效区减小,造成引射系数急剧下降。

恒流堵塞器冲刷磨损特性的数值模拟

针对油田注水工况下,恒流堵塞器易受固体悬浮颗粒冲刷磨损作用的问题进行了数值模拟.以商业CFD软件F luent 6.1为基础,建立了恒流堵塞器流场三维几何模型,对堵塞器内部流场进行了计算;采用La-grangian离散相模型、Haider曳力公式和随机轨道跟踪方法求解了湍流中颗粒运动轨道;应用Bitter颗粒冲刷磨损模型对冲刷磨损失重进行了计算;对现场测试数据和数值模拟结果进行了对比,证明了数值模拟的有效性;对模拟结果数值上不够精确的原因进行了分析,指出了在注水流量控制装置流体磨损腐蚀分析中充分考虑电化学腐蚀和不锈钢钝化作用的必要性.

提高稠油多轮次吞吐井吞吐效果研究

为提高稠油多轮次吞吐井吞吐效果,采取了一系列技术措施进行多轮次吞吐井参数优化设计;进一步发展分层注汽技术,以适应多轮次吞吐后变化的油藏条件,改善分注效果,降低产量递减速度;针对多轮次吞吐后套管变形严重现象,采用小直径封隔器来解决这类油井的注汽问题;在采出过程中,针对储层能量降低、层间矛盾突出等问题采取分层采油技术,缓解层间矛盾,提高生产压差。通过分注分采规模实施,累计工业化应用6000余井次,增油100×104t,创造了可观的经济效益,正大力推广应用。

油田井下微型水轮机的数值分析与研究

针对智能分层注水工艺中测调电能受限、测调周期较长等问题,提出了一种基于微型水轮机电能转化技术。根据实际注水井井下工况和空间等要求,设计了轴流式微型水轮机主体结构,建立了相应的数值模拟模型。采用计算流体动力学软件CFD对所设计的微型水轮机进行数值模拟试验,实现水轮机核心尺寸叶片数目和转轮叶片翼型进一步优化;对优化后的微型水轮机进行了效率、叶片正背面速度及速度矢量等性能测试,最后进行了流量速度实测,当流量大于35.23 m3/d时,可满足电能转化的要求。基于微型水轮机电能转化技术将为加密智能分层注水工艺测调周期提供技术保障。

凝结与边界层分离相互作用机理的数值研究

为揭示流场中粘性引起的边界层分离与自发凝结相互作用的机理,对缩放喷管和汽轮机叶栅中的自发凝结两相流动进行了数值模拟.气相采用N-S方程,液相凝结过程采用对多阶复合参数进行积分的方法求解.通过比较粘性流动和非粘性流动中液相参数分布的差异,分析了边界层分离和尾迹涡扰动与凝结相互作用的机理.结果表明:凝结的存在使得湿蒸汽流动中叶栅吸力面边界层的分离程度远大于过热蒸汽流动中的分离程度,边界层分离产生的损失不可忽视.对边界层分离和尾迹涡产生叶型损失的原因进行了分析,结果表明:尾迹涡的扰动作用使得成核过程发生了变化,且改变了水滴数和湿度的分布.

分层注水测调仪机械臂动力学分析和运动仿真

针对分层注水测调仪的工作特点和关键技术,提出一种新型分层注水测调仪机械臂结构方案。基于多体系统动力学理论建立其动力学模型,应用仿真分析软件ADAMS对测调仪机械臂进行了测调工况下的动力学仿真分析。对测调仪机械臂自动展开、定位、收回,以及机械臂的对接机构与坐封在配水器中的堵塞器实现弹性对接等一系列运动过程进行仿真分析。结果表明,由工作中产生的振动和碰撞引起机械臂机构位姿的变化在合理的范围内。仿真分析有效评价了测调仪机械臂系统动力学特性,为其结构的优化设计提供参考。

超低渗透油藏分层注水数值模拟研究及应用

超低渗透油藏非均质性强,层间吸水能力差异大,注入水在油层平面和剖面上分布不均匀,分层注水时各层位配注水量标准不明确,部分井分层注水后对应油井不见效。为此,从油藏工程的角度出发,在两层不同渗透率级差砂体条件下,利用数值模拟方法,确定了超低渗透油藏开发初期注水方式选择标准,绘制了不同渗透率级差储集层合理的分层配水图版。不同渗透率级差储集层存在最佳配注比,渗透率级差越大,低渗透层需要分配的注水量越大,两层之间的最佳配注比与渗透率级差成对数关系。

大庆油田二类油层聚合物驱分注工艺对比评价

随着大庆油田二类油层聚合物驱开发的不断深入,分注层段逐渐增多,形成了改进型梭形杆、梭形杆及流线型环形降压槽3种分注工艺。为形成统一标准,便于油田管理,从数值模拟分析、室内投捞成功率、水力特性对比试验3个方面对上述3种分注工艺进行了对比评价,流线型环形降压槽式聚驱分注工艺的综合性能最优。该工艺将成为大庆油田聚驱分注的主导技术,为提高二类油层动用程度提供强有力的技术支撑。

北过蒸汽驱汽窜控制技术初探

为改善过渡带地区的开发效果,在北过三四条带开展了蒸汽驱现场试验。在试验区转注蒸汽1年后,整体未见增油效果,但部分油井采出液温度上升幅度较大,出现蒸汽突进的现象。分析其原因,主要是蒸汽及热水的窜进造成的。汽窜产生的原因主要有地层压力不均衡、注采井距差异、地层构造影响、储层非均质性和注汽操作不当等。此外,蒸汽干度过低、注入体系不易压缩还会造成热水窜。通过分析比较凝胶类高温调剖工艺、高温泡沫调剖工艺、双激发无机非金属调剖工艺、分层注汽工艺、动态调整控制技术等汽窜防治的主要措施,给出了不同汽驱阶段的优化措施。对试验区内两口采油井——北4-30-RB263井、北4-3-B63井进行了汽窜原因案例分析,并提出了解决对策。鉴于稀油油藏的井段长、小层多,井筒中蒸汽超覆严重,汽窜控制难度大,建议初期试验应采用高温调剖技术。

改善薄层稠油油藏蒸汽吞吐效果的技术探讨

江37区块作为采油九厂第一个稠油开发试验区,已经进行了3年的蒸汽吞吐热采试验,目前油井已进入第四轮蒸汽吞吐开采阶段。随着热采试验的不断深入,试验区的含水上升快、井间干扰严重,油层平面和纵向动用不均、储量动用差等问题日益显现,严重影响了试验区的稠油开发。针对这些问题和矛盾,在研究稠油蒸汽吞吐开发模式和递减规律的基础上,提出了改善蒸汽吞吐阶段开发效果的有效方法和途径,为下步试验区的稠油热采试验提供一定的借鉴。通过现场试验证实,提高蒸汽干度、多井整体吞吐和水平井试验,是改善薄层稠油油藏蒸汽吞吐效果的有效途径,其中提高蒸汽干度可以降低单位注入热量的注水当量,减少近井地带的冷凝水饱和度;多井整体吞吐可以有效解决油井之间因注汽而相互干扰的问题;水平井由于其吸汽能力强,开发效果远好于普通直井。