基于数值模拟的内含式和壁面式分压工具流动特性对比研究

大庆油田使用分压工具来解决由于调节油层注入压力的同时降低分层注入所产生的黏度损失问题。不同结构的分压工具调节效果相差较大,需对不同结构分压工具的作用效果进行评价才能更准确地满足油田生产要求。文章通过数值模拟对内含式和壁面式分压工具的作用效果进行对比。结果表明,聚合物溶液在流道最小截面处的流动速度最大,产生的剪切应力最强,导致黏度下降。由于内含式分压工具的截面面积变化较大,其产生的压降高于壁面式分压工具,但同时也造成黏度损失增加。因此,根据油田实际需要,优选主要指标对内含式和壁面式分压工具进行选择应用,提高驱替液对油层的整体动用程度,最大程度减少驱替液的浪费。

聚合物分压注入工具结构优化设计

大庆油田采用聚合物驱单管多层注入工艺开发低渗透油田。该技术利用分质工具调整聚合物相对分子质量以匹配油层渗透率,利用分压工具对聚合物溶液注入压力进行控制。为提高分压工具对注入聚合物溶液压力调控范围,达到最佳降压效果,基于数值模拟软件fluent对比了不同结果参数组合的分压工具的压力分布、速度分布及湍动能分布,对分压工具结构进行优化设计。设计结果表明：降压槽在非颈部流体速度呈层状分布,起分压作用的主要部位是在环隙空间最小截面处,降压槽槽数为12的环形降压槽比槽数为6的降压槽分压效果更好,环形降压槽的槽数和分压效果成正相关;直径为18mm的环形降压槽比直径为17mm的环形降压槽分压效果差,动态表现为在整体压力减小的趋势下,后者的梯度更大,降压槽直径和分压效果成负相关。对比设计的3种环形降压槽,槽数为12、直径为17mm的环形降压槽的分压效果为最佳。该结果能够为分压工具在工程上的应用提供理论支持。

长庆气田老井侧钻水平井钻完井压裂技术研究与应用

长庆气田具有典型三低特征,递减率高,低产低效井比例逐年增加,老井挖潜技术成为气田稳产的重要手段之一。2019年以来,在前期先导试验的基础上,通过地质选井选层、Φ139.7mm套管开窗侧钻、小直径裸眼封隔器、精细化压裂等关键技术完善和提升,攻关形成了一套适合长庆致密砂岩气藏的老井侧钻水平井钻完井技术。截止2022年累计开展现场试验81口井,水平段施工能力达到1 200m,平均钻井周期由攻关前41.3天缩短到29.2天,压后初期投产平均日产气达到2.6万方,同时开展了侧钻水平井固井完井桥塞分段压裂探索试验,压后初期投产平均日产气3.2万方,较裸眼完井提高了23%,提产效果显著。

梭型分压注入工具内流场PIV实验研究

为了通过实验手段得到不同分子量、不同流量的聚合物溶液在流经不同槽数分压注入工具时的流场变化,基于相似原理设计了一套可用粒子成像测速(PIV)系统进行实验的梭型分压注入工具模型,并利用PIV系统对不同实验条件下流经该模型内的聚合物溶液进行连续拍摄,得到大量的溶液运动瞬时图像。再利用Tecplot软件进行分析处理,得到不同分子量、不同流量聚合物溶液在流经不同槽数分压注入工具时降压槽内流场的速度云图。分析实验结果表明:聚合物溶液通过梭型分压注入工具时在降压槽底部出现漩涡;流量越大,漩涡中心越偏向外壁;聚合物分子量越大或降压槽槽数越少,管壁附近速度梯度越大;分压注入工具的槽数对漩涡的位置无明显影响。实验为分压注入工具内部流场分布提供了一种新的研究方法。

弱碱三元溶液流经分压注入工具的模型

针对高温高矿化度印尼油田弱碱三元复合驱分层开采时所使用的分压注入工具,建立了分压注入工具内环形降压槽结构几何模型,同时建立了弱碱三元复合溶液在其降压槽内流动的控制方程、湍流模型和本构方程,并确定了初始条件及边界条件,最终确定了三元复合溶液流经分压注入工具时的数学模型。对研究分压注入工具内的流场分布和优化其结构参数具有重要意义。

分压注入工具对溶液分子线团尺寸的影响研究

为了研究分压注入工具对不同组分溶液的剪切作用,采用动态光散射(DLS)方法,研究了不同流量下,分压注入工具对不同组分聚合物溶液和三元复合溶液分子线团尺寸的影响。结果表明,初始溶液中聚合物的分子量越高、浓度越大或流经分压注入工具的流量越大时,分压注入工具对溶液的剪切作用越大,分子线团尺寸改变越明显。实验结果可为油田分层开采时分压注入工具型号的选择提供理论支持。

相似理论在分压注入工具模型实验中的应用

根据量纲和谐原理及π定理,建立了描述非牛顿流体在分压注入工具内流动的相似准则方程,并推导了溶液流经分压注入工具时的压降关系式。以相似原理为基础,比较了非牛顿流体在分压注入工具内流动时,各相关物理量之间的比例关系。计算得到了在原型与模型中溶液流动达到动力相似的模型尺寸和流量条件。为使用PIV系统进行分压注入工具流场实验的方案制定提供了理论依据。

分压注入工具对三元复合体系储层适应性影响研究

本文针对大庆油田地质特征和流体性质,以粘均分子量、聚合物分子聚集体尺寸以及采收率为评价指标,在探究分压注入工具对溶液基础性能影响的基础上,开展了分压注入工具对三元复合溶液储层适应性的影响实验研究。结果表明,分压注入工具的结构参数(喷嘴直径、槽数)和施工参数(流量)与其对三元复合体系的剪切作用强度密切相关,当分压注入工具对三元复合体系剪切作用增大时,原有的聚合物长链结构被破坏,聚合物分子聚集体尺寸减小,包裹水分子能力下降,粘均分子量也随之下降。在利用分压注入工具开展三元复合驱时,可通过改变相关工艺参数(喷嘴直径、槽数和流量)来控制进入不同物性储层驱替液的受剪切强度,在保证层间吸液压差平衡的基础上,满足不同渗透率储层的流度控制需求,进而得到最佳增油效果。

分注工具对强碱三元溶液分子聚集形态的影响

由于分压注入工具对流经的溶液具有剪切降粘作用,进而引起溶液分子聚集形态的改变。针对上述现象,本文利用扫描电镜(SEM),对不同分子量、流量下流经分压注入工具的强碱三元复合溶液分子聚集形态进行观察对比。研究结果表明,强碱三元复合溶液的分子量越高、流量越大时,分压注入工具对溶液的剪切作用越大,分子聚集形态改变越明显。

分注工具对聚合物溶液分子结构的影响

由于分压注入工具对流经溶液进行剪切会引起溶液分子聚集形态的改变从而影响其驱油效果。因此本文利用扫描电镜(SEM)对不同相对分子质量、流量下流经分压注入工具前后的聚合物溶液分子聚集形态进行观察对比。研究结果表明,溶液中的聚合物相对分子质量越高、流量越大时,分压注入工具对溶液的剪切作用越大,分子聚集形态改变越明显。该实验结果为分注时聚合物相对分子质量及流量的选择及更好的实现溶液与地层的匹配提供相应的理论依据。

分注工具对弱碱三元溶液分子聚集形态的影响

利用分压注入工具分层配注弱碱三元复合溶液广泛应用于油田生产。由于分压注入工具对流经溶液进行剪切会引起溶液分子聚集形态的改变。本文利用扫描电镜(SEM)对不同相对分子质量、流量下流经分压注入工具的弱碱三元复合溶液分子聚集形态进行观察对比。研究结果表明,弱碱三元复合溶液的相对分子质量越大、流量越大时,分压注入工具对溶液的剪切作用越大,分子聚集形态改变越明显。该实验结果为初始三元复合溶液的相对分子质量、流量的选择及更好的实现溶液与地层的匹配提供相应的理论依据。

Forming mechanism of integral serrated high fins by plowing-extruding based on variational feed

Plowing-extruding tool was designed and plowing-extruding process was investigated.Then,a manufacturing method of integral serrated high-finned tube,plowing-extruding based on variational feed was proposed,in which plowing-extruding tool moved forward at two different feeds,f1 and f2,in turn.In this method,overlaps that are usually avoided in practical application were utilized to manufacture high fins and average height of fins was up to 1.58 mm.The critical feed(fc) of overlaps forming and terms of high fins forming were analyzed.The main technical parameters that affect the fins height were discussed.The experimental results show that the fins height increases with extruding inclination angle and plowing-extruding depth,and the fins height increases with f1 increasing when f1 is smaller than fc,and decreases with f1 increasing if f1 is larger than fc.

三元复合体系分注工具剪切机理地质建模探究

本文利用扫描电镜(SEM),通过静态图像的采集,直观观察对比剪切前后三元复合溶液分子结构形态的变化情况,采用动态激光散射仪(DLS),测定聚合物溶液和三元复合溶液流经不同降压槽时分子线团直径变化情况。根据分子结构形态变化和分子线团直径的变化,结合聚合物、碱和表面活性剂在剪切过程中表现出的电离、络合等特性,总结出分压注入工具对三元复合溶液的剪切机理和三元液中碱和表面活性剂在剪切过程中对聚合物分子链断裂的影响机理,对现场决策提供有力支持。

大庆油田分注工具剪切机理地质建模探究

本文利用扫描电镜(SEM),通过静态图像的采集,直观观察对比剪切前后三元复合溶液分子结构形态的变化情况,采用动态激光散射仪(DLS),测定聚合物溶液和三元复合溶液流经不同降压槽时分子线团直径变化情况。根据分子结构形态变化和分子线团直径的变化,结合聚合物、碱和表面活性剂在剪切过程中表现出的电离、络合等特性,总结出分压注入工具对三元复合溶液的剪切机理和三元液中碱和表面活性剂在剪切过程中对聚合物分子链断裂的影响机理,对现场决策提供有力支持。

聚合物驱与三元复合驱分注剪切机理差异分析

室内实验表明,三元复合溶液流经相同分压注入工具,其溶液黏度损失比聚合物流经相同分压注入工具的溶液黏度损失高1倍以上,高黏损会降低三元复合驱整体驱油效果。为弄清两种溶液黏度损失差异,利用扫描电镜和动态激光散射技术手段,对比分析了两种溶液流经分压工具前、后微观分子聚集形态和聚合物分子线团直径。对比结果表明:由于三元复合溶液中碱和表面活性剂的存在,三元复合溶液微观分子聚集形态的网格非常稀疏易破坏,造成流经相同分压工具,三元复合溶液黏度损失较大,此结果对优化化学驱分注工具结构具有理论指导意义。