海上稠油热采插入密封工具研制与试验

为了解决海上稠油热采作业注汽不均匀、油藏局部吸热、开采效率低的问题,通过工艺分析,研制了海上稠油热采插入密封工具。该工具采用导热油吸热膨胀作为坐封动力源,可有效简化工具结构和作业流程。通过对比试验对热膨胀试验油进行了优选,采用专业软件对工具关键部件进行有限元分析,验证了工具结构及选材的合理性,并在室内对工具的性能进行验证。现场测试结果表明:该插入密封工具在经过3个轮次、350和50℃高低温密封测试后,仍可承受2.1×10^(7)Pa压差,在高低温条件下均保持较小的解封力,试验后高温密封组合未发生明显损坏。该工具结构简单,性能可靠,与常规的注汽阀配套使用,可满足海上油田稠油热采分段注汽的要求,具有良好的应用前景。研究成果可为海上油田高效开发提供良好的技术储备。

移动注热平台栈桥蒸汽管线设计方案

渤海某区块油田开发项目拟采用一种新型稠油热采模式,即建造一座可移动注热平台,通过栈桥与热采平台连接,交替为多个热采平台提供合格的蒸汽。热采平台受风、浪、流等因素的影响会产生相对运动,使生根在栈桥上的蒸汽管线发生拉伸、压缩或扭曲。与常规蒸汽管线或栈桥管线设计相比,移动注热平台的栈桥蒸汽管线设计难点如下:高温高压蒸汽不能采用软管连接,只能采用硬管连接;平台运动引起的栈桥位移产生的位移应力及大位移引起的支架脱空导致持续应力超标;注热启停温度变化、波浪随机运动造成的位移变化使管线产生交变应力,逐步累积使管道发生疲劳破坏。结合ASME B31.3与DNV规范,基于CAESARⅡ应力分析软件对蒸汽管线进行详细的静态分析和疲劳分析,解决上述难点,论证可移动注热平台通过栈桥为热采平台输送蒸汽的可行性。

注蒸汽井井筒内参数计算新模型

从动量定理角度出发建立求解蒸汽压降方程,而从能量守恒角度出发建立求解蒸汽干度变化的方程,采用节点分析方法和数值计算方法对模型求解.计算过程中借鉴传统的气液两相流Beggs Brill方法计算水蒸汽混合物的物性参数.通过对辽河油田齐40块和杜80块10口井井筒的压力、温度和干度分布计算表明该模型计算精度较高.

封隔器胶筒高温高压密封性能检测试验研究

设计研制一种封隔器胶筒密封性能试验装置。该装置可模拟油井下350℃高温、20 MPa高压恶劣工况,能够模拟封隔器胶筒坐封过程,能够对封隔器胶筒的密封性能进行检测。借助试验装置对不同形式的胶筒进行环空密闭试验,测试了不同形式封隔器胶筒在不同介质下环空腔内压力变化规律,得到了试验后胶筒的形变状态、腐蚀破损情况,检验了各形式胶筒在高温高压工况下的密封性能,为封隔器胶筒的设计和改进提供可靠的试验依据。

海上耐高温井下安全控制管柱系统的研制

海上石油安全生产规定海上生产井必须下入井下安全控制管柱,然而现有井下安全控制管柱的耐温性能达不到注热井的要求。为此,在分析海上注热井对井下安全控制管柱要求的基础上,通过优选密封材料和密封方式,研制了由Y241型热采封隔器、耐高温井下安全阀、隔热型补偿器和井口穿越装置等关键工具组成的耐高温井下安全控制管柱。室内试验及现场试验均表明:Y241型热采封隔器、耐高温井下安全阀、隔热型补偿器和井口穿越装置在常温和350℃高温下的密封性能良好;Y241型热采封隔器的单流阀和耐高温井下安全阀开启、关闭操作灵活。这表明,耐高温井下安全控制管柱系统的结构设计合理,耐温性能、密封性能等能满足注热井的要求,可以提高注热井的安全性。

采用地层热阻新模型进行注汽井井筒热力分析

针对注汽井筒的传热特点,建立了注汽井传热过程中地层热阻的恒壁温计算模型,并与恒热源模型进行了对比,结果表明,前者更能反映注汽过程的散热特性。结合注汽井井筒散热理论模型,计算了蒸汽沿井筒的温度、压力、干度和热损失沿程分布,并进行了参数敏感性分析,与现场测试结果的对比说明,考虑地层热阻的综合传热模型可以较好地对注汽井井筒进行热力分析。

海上稠油热采井微差井温测试技术

海上稠油热采井多为水平井,油藏非均质性强,多轮次吞吐出现气窜,水平段动用不均衡,热采效果变差。热采井微差井温测试技术利用油管或者连续油管将微差井温测试仪下入热采井水平段,对水平段进行温度、压力测试,然后通过吸汽剖面分析方法和数值模拟分析方法对测试数据进行解释,分析水平段的吸汽和动用情况。渤海某油田热采水平井X1井应用该技术成功录取了水平段的温度、压力数据,认识到水平段的吸汽情况及动用程度均呈现出"前端<中部<末端"的三段式分布规律,并根据测试分析结果,优化注汽方案,提出优化注汽管柱结构,水平段分段、选段注汽以及末端堵调的下步措施建议。该技术为海上稠油热采水平井提供了有效的测试和分析手段。

稠油热采井绕油层固井技术及应用

新疆风城油田浅层稠油油藏具有地层胶结疏松,开发层分散且含泥质夹层的特点,采用常规套管固井射孔完井及筛管完井时存在抽油泵砂堵砂埋、混浆原油堵塞油流通道的难题。针对这一难题,开展了稠油热采井绕油层固井技术研究,关键技术包括耐高温管外封隔器、热敏承压筛管和精准定位装置等,并制订了详细的绕油层施工方案,开展了现场应用。现场试验效果表明,含泥质夹层的浅层稠油油藏实施绕油层固井后,热敏筛管上、下端井段固井质量良好,耐高温管外封隔器坐封正常,达到了密封要求,为稠油井热采技术的顺利实施提供了有力保障和新的思路。

新型高温粘土稳定剂XFP-2的研制及现场应用

为使水敏性稠油油藏注汽热采能顺利进行,合成了新型高温粘土稳定剂XFP-2,并对其耐温、抗盐、耐水洗和粘土防膨性能进行了评价。实验结果表明,XFP-2防膨能力强,室温、高温时的防膨率均超过90%,具有长效、抗盐的特性,XFP-2耐温可达300℃以上,能满足注蒸汽条件下开采稠油的需要。现场应用表明,该粘土稳定剂能有效保护油层,提高稠油油藏注汽开发效果。

稠油注蒸汽热采过程中地层稳定性分析评价

基于多孔介质热-流-变形耦合理论,综合温度、流体渗流、骨架变形等影响因素,建立稠油热采过程中地层稳定评价模型;采用Galerkin有限元全隐式顺序迭代的方法求解耦合模型,开发相应程序定量模拟热采过程中近井壁区域地层温度、压力、有效应力等物理量的空间分布及随时间的变化特征,结合强度准则判断地层稳定性变化。数值模拟结果表明:热采过程中温度升高导致岩层骨架压应力增大,而孔隙流体压力增加则使拉伸应力增大;有效应力受温度、压力影响大幅度改变是导致近井筒区域地层失稳的重要因素。

耐高温封隔器热分析研究

蒸汽吞吐井井筒温度分布研究是进行耐高温封隔器密封单元设计的基础。为了比较准确地确定蒸汽参数分布、热采封隔器的温度分布以及热损失,对注汽井内耐高温封隔器温度分布进行精细模拟计算。根据传热学、热力学和两相流理论,通过数值求解,可以确定封隔器承受的温度分布。对封隔器-套管-水泥环-地层系统温度分布进行了详细阐述,为海上油田稠油热采井下工具的设计提供理论指导。

稠油水平井热力开采监测工艺技术研究

针对现有热采测试工艺和技术不适应水平井热采测试需要的问题,研究开发了光纤光栅监测技术,并开发了测试光缆水平井施工工艺设备,解决了测试光缆的水平段推入问题。经室内实验和现场试验,各项技术指标均达到设计要求。光纤光栅监测技术对测量信息采用光谱频率和波长编码,测量距离和测量信息不受光源功率、光纤弯曲等因素影响,可在一支特制的光纤上准确定位测量多组光栅传感器,实现了温度与压力的同步连续测量。采用耐温400℃的高分子材料屏蔽铠装成井下测试光缆,光纤和传感器封装后可抗5t的拉力,传感器安装在一个复杂的结构内。通过井下热动态变化监测,可确认合理的注汽量和焖井时间。当井下注汽温度与压力的动态变化稳定,井下温场与注汽参数达到热平衡时为最佳注汽量;当油藏汽腔消失,温场降速平稳,压力下降幅度平稳时,即为合理的焖井时间。

新疆风城油田稠油热采高温封堵剂研究与现场试验

新疆风城油田稠油热采过程中容易发生蒸汽地下窜流和地表汽窜,严重影响产能水平,还会造成地面污染。针对这些问题,开展了稠油热采高温封堵剂研究。以苯酚、甲醛为主要原料,有机胺为催化剂,合成了油溶性酚醛树脂OSR,并与环氧树脂、有机硅偶联剂、稀释剂等复配,研制了新型酚醛环氧树脂类高温封堵剂HTD。在实验室模拟稠油油藏条件,将HTD与一定粒径的石英砂混合充填、压实、高温养护,进行了高温成胶固化试验,评价了高温固化性能、耐温性能及高温封堵性能等,并在3口井进行了现场试验。室内试验得出,HTD的抗温能力可达300℃以上,在温度高于180℃时与石英砂固结体的抗压强度高于12 MPa,在220~300℃条件下对高渗透率岩心的封堵率高于99.5%,突破压力梯度大于35 MPa/m;现场试验后,封堵了蒸汽窜流通道,试验区恢复了正常蒸汽吞吐生产,注汽压力3.5~5.5 MPa,试验两年后,产油水平提升至62.12 t/d,平均日增油22.7 t,取得了良好的经济效益。研究结果表明,HTD具有优良的耐温性能和封堵性能,可有效封堵蒸汽地下窜流和地表汽窜通道,增大蒸汽波及体积,提高油井产能,且有效期长,具有很好的应用价值。

稠油热采注汽系统模拟计算与能耗分析研究进展

以油田注汽系统为讨论对象,主要回顾了稠油热采注汽过程的模拟和能耗分析研究进展。注汽锅炉方面,阐述了锅炉系统能耗分析和?分析方法,介绍了锅炉干度预测方法。蒸汽管网方面,介绍了不同结构形式管网的模拟研究进展,讨论了管网运行影响因素以及运行参数优化、管网结构优化方法。注汽井筒方面,介绍了注汽井筒建模方法、影响因素等方面研究进展。能耗分析方面,讨论了注汽系统能耗评价方法及分析理论。建议在未来应该耦合注汽锅炉、注汽管网、注汽井筒3个过程,从实际出发,解决企业生产中存在的问题,帮助企业节能降耗。

稠油热采测试井口防喷系统隔热降温装置研制

海上油田稠油热采的开发,需要录取井下数据资料,对油藏提供井下动态数据的支持。由于钢丝试井防喷系统无法承受热采开发过程中产生的高温蒸汽和热流体,不能在热采井中应用。研制了一种稠油热采测试井口防喷系统隔热降温装置,形成了一套完善的海上油田热采测试工艺技术,解决了海上油田高温热采井井下资料录取的难题。可对油藏注热方案的制定及热采开发提供技术指导。

海上稠油热采井电潜泵注采一体化管柱研究

针对当前注采一体化管柱技术泵效低的问题,研发设计了一种电潜泵注采一体化管柱技术。该技术将注采2趟管柱优化为可同时满足注采过程并以高温电潜泵为举升装置的1趟管柱,无需在注热过程和生产过程间进行换管柱作业,即可实现对稠油储层的多轮次高温蒸汽吞吐开发。在渤海油田旅大21-2油田优选X井进行了现场试验。研究结果表明:该项技术的应用使得每2个轮次开发节省工期18 d,节约费用321万,是海上稠油热采发展的重要方向;从生产封隔器上部管线补偿方式、电缆内部结构、拆井口装采油树作业步骤等方面进行优化,可进一步压缩工期,降低作业过程中人身安全风险。研究结论可为推动海上稠油油田热采规模化开发提供技术参考。

超临界注汽工艺研究与应用

针对区块开发中存在的问题,通过室内研究与现场试验摸索,形成了适合高升油田稠油难采区块的超临界注汽及配套工艺技术,通过在高3624块、高21块等区块的推广应用,实现了区块边部油井的正常蒸汽吞吐开发,有效的恢复了因注汽困难而停产的油井,为实现高升油田难动用储量有效动用提供了有力的技术支撑。

稠油注空气开发技术的基础研究与应用

稠油是未来重要接替能源之一,具有黏度高、储量大、开采难度高的特点。稠油注空气开发技术是我国稠油开发的重大战略接替技术,具有原位生热、高采收与绿色低碳的显著优势,但是,其地下的物理化学过程极其复杂,而相应的基础研究工作仍较薄弱。自“十二五”以来,本课题组逐渐在“稠油中低温氧化放热特征与影响因素”“稠油高温氧化燃料(焦炭)的形成和物理化学性质”“稠油氧化的拟组分反应动力学模型”“高温氧化前缘的多物理化学场耦合机制”“井组尺度下油藏中‘热流化’的耦合和传递规律”等研究方向开展了稠油注空气开发技术的基础科学问题研究和工程应用探索。建立了测量稠油氧化放热规律、产物性质与渗流参数的实验装置和方法,构建了多尺度的稠油氧化“热流化”耦合过程的数值模拟方法,这些研究成果有效推动了我国稠油注空气开发技术在基础研究和工程应用上的进步。