井下旋流分离管柱的振动特性研究

为研究旋流分离管柱在注入泵和采出泵两螺杆泵抽吸条件下的振动特性,对其进行模态分析和瞬态动力响应分析。结果表明,不同工况下,旋流分离管柱的固有频率有所不同;固定注入泵一端和固定采出泵一端相比,固定采出泵一端各阶固有频率较小;螺杆泵转动引起的激振力和内部流量变化都会导致管柱变形,其中螺杆泵转动对旋流分离管柱变形影响较大;相对于固定采出泵,固定注入泵条件下旋流分离管柱产生的振动位移更大,是旋流分离管柱自身结构和注入泵转速产生更大激振力综合作用导致的结果;控制两个螺杆泵工作状态的时间差,理想情况下可以控制旋流分离管柱的总变形。

盐泥注井改造运行总结

因盐泥中氯离子含量过高,水泥装置无法直接利用。盐泥处置不仅费用高,而且环保风险较大,为此,对盐泥进行注井改造,实现环保生产。

水源热泵抽灌井布局及其运行过程中地下温度变化

本文以某水源热泵空调系统为例,建立了抽灌场地及周边地下水动力场与温度场的耦合数学模型,运用数值法求得系统运行过程中地下水的温度变化,分析了场地"热短路"效应和不同含水层中温度场的影响范围,以定量化的手段科学评价了场地抽灌井的布局及其可行性。分析结果表明,由于抽灌井之间的"热短路"程度较轻,场地的抽灌井布局可保证系统的高效运行。

地源热泵系统抽灌模式对地下水流场和温度场的影响

通过建立三维水热耦合数值模型,对地下水地源热泵系统井群平行抽灌(即抽水井与回灌井平行布置)以及交叉抽灌(即抽水井与回灌井交错布置)两种调度运行模式下,系统运行后的含水层地下水流场及温度场情况进行了模拟计算、分析。结果表明:平行抽灌模式对含水层地下水流场、温度场的影响范围、程度均大于交叉抽灌模式,从系统运行效率以及对地温场的影响方面考虑,交叉抽灌模式均优于平行抽灌模式。

地下水源热泵的水文地质设计

地下水源热泵是一种国内外正在迅速推广的新型节能环保型空调技术,但如果设计和运行管理不合理,会造成水资源的耗损和地质环境的破坏,因此需要加强其水文地质设计。地下水源热泵的水文地质设计包括水力学设计、热力学设计和地质环境保护设计。水力学设计的重点是维持地下水回灌能力,热力学设计的重点是防止回灌井导致的地下水过热和过冷,地质环境保护设计重点是防止水资源浪费和地下水污染。算例分析表明,抽灌井距的确定需要把水力学设计与热力学设计结合起来进行。

地能利用过程抽灌井区热贯通及其定量分析

在地下水源热利用过程中,抽、灌井区热贯通导致地能利用的衰减已经成为逐步显现的工程问题.针对几种典型井群布置模式下的热贯通问题,利用模拟计算手段,比较了抽、灌井区的热贯通时间差异和程度.通过衡量井群区域温度的扩散传输范围和速率,定量分析判断能量利用过程中的热贯通效应,为控制热贯通提供衡量参数和控制依据.研究表明,在一定的抽、灌热流动条件下,井群布置方式决定着热贯通的影响范围和程度,以及对抽灌井区能量的有效利用程度有着明显影响.

同井注采工艺技术及其矿场应用

目前高含水老油田的年产油量在中国年产油量的占比在70%以上,要保持稳产就必须要保证高含水老油田产量稳定的开发需求,为了满足这一现场需求,通过完善回注层段分层注水技术、不动管柱实施增注工艺以及同井注采采出层及回注层参数录取方法,大庆油田提出了一种结合高效井下油水分离、桥式封隔器等工艺的有杆泵同井注采技术。结果表明:同井注采技术在不打新井的情况下可有效增加油水井对应连通方向、增加注水层点和提高波及体积;同时能够将同一区块分采的2套或多套层系构建起一套立体高效开发层系,使大部分水不举升到地面而直接在地层内部循环驱替。现场试验表明,试验区平均单井产液量降低了94.5%,综合含水率下降了34.1%;地下回注注水单耗降低了83.0%;井下管柱平均工作寿命可增加到1.5 a以上。研究成果能够有效提高油井产量、降低开采成本、提高采收率,实现了超过目前“极限含水”条件下继续经济、有效的开采,对老油田长期持续稳产具有重要意义。

大排量泵抽排液技术研究

针对注水井酸化、压裂等改造措施后,传统排液技术转抽时间长、排液速度慢、入井液二次伤害等问题,研究了大排量泵抽排液技术。该技术利用自投捞快速排液泵及地面橇装式连续抽汲装置,可实现压裂、转抽、排液一体化施工,具有转抽快、排量大、施工简单的特点。现场应用69口井,实施成功率为100%,节约转抽时间40%以上,较好地满足了注水井快速排液的要求。

含水层构造对抽灌水温变特性的影响

针对不同含水层构造抽灌井群地下温度场的演化规律进行实验研究,分析相同井群抽灌量和几何参数条件下,不同含水层介质的热湿运移规律及热交互影响。研究表明:含水层岩性的变化对井场热贯通时间的影响较大,对后期的热交互影响相对略小。粒块体结构较大的砂砾含水层,其井场热贯通时间明显缩短。含水层介质的分布状态对热交互影响较大,对热贯通时间的影响有大有小。对于均匀分布含水介质,各井抽灌量应尽量均匀分配,推迟热贯通发生和减弱热交互影响。对于非均匀分布含水介质,采用各井配置流量调整,可改善热湿均衡性,避免非均匀含水介质的不利影响。

水源热泵应用的细节技术探讨——以北京地区为例

鉴于水源热泵系统中存在一些技术问题未被人们所认识或未引起足够的重视,本文详细阐述了抽灌平衡时地下水动力场及温度场的影响范围估算、抽灌井轮换、水资源保护与热泵效率的关系、抽灌群井布置方式、区域地下水流场对抽灌井布局的影响、浅层地热能储量消耗与热泵的关系、起始运行期选择等七个关于热泵应用的细节技术,为应用水源热泵系统的用户和有关部门提供科学参考,以扬长避短,充分发挥水源热泵系统环保节能的优点。

热泵耦合含水层储能技术研究

结合实际工程项目,对对井抽灌热泵耦合地下含水层储能效果进行了研究与评价。结果表明热泵耦合含水层储能系统能够充分利用浅层地能资源,实现冬灌夏用和夏灌冬用的储能作用,节能效果显著。但是,在冷热负荷不平衡的情况下,若系统长期运行会造成采井或灌井周围温度的降低或升高。因此,为了保护地下生态平衡,系统应尽量在冷热负荷均衡的工况下运行。

考虑流变特性的流固耦合地面沉降计算模型

本文根据流固耦合力学的理论与方法，研究地面沉降问题，即将地面沉降过程视为一个动态耦合作用过程，通过建立渗流－变形－沉降耦合模型，同时对渗流、变形和沉降过程进行仿真模拟，从而对地面沉降进行计算和预测。由于软粘土的流变变形量在地面沉降中占有明显的份量，因此本文在模型中充分考虑软粘土的流变特性，建立了包括主固结又考虑次固结的计算模型，特别适用于采、灌过程中不同受力阶段的流变特性。其特点：三维渗流与三维固结，并考虑重力作用；多孔介质具有非均质性和各向异性；考虑流固耦合作用引起的孔隙比和渗透系变化（包括有效应力和流变作用的影响）；考虑加载过程和卸载过程中的主固结变形和流变变形的特点；适用于多含水层体系和群井采灌的地面沉降计算。

倒置式增压注水电动潜油泵

鉴于电动柱塞泵增压注水时，需要新建泵房，维修工作量大，研制了潜油倒置式增压注水电泵，这种注水泵与常规电泵机组不同的是离心泵是倒置的，应用时配以专用的过电缆高压井口悬挂器，实现井口高压密封。这种泵具有户外安装无需建泵房、无噪声、无介质漏失、不污染环境、运转寿命长和免维护等特点。在胜利、辽河油田等６口井的应用表明，这种泵具有显著的增压注水效果，适合于边远井的增压注水。

轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统设计

鉴于目前井下油水分离技术尚存不足,将井下油水分离技术与地面驱动螺杆泵采油技术相结合,设计出一套轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统。介绍了系统的总体结构及工作原理,提出了轴向力平衡式螺杆泵的设计方法,给出了螺杆泵基本参数及油水分离装置结构参数的确定方法。以某油区的生产数据为例,对系统主要装置结构参数和工作参数进行了分析与计算。试制的油水分离装置室内试验结果表明,样机能够满足井下油水分离性能要求。

基于集成学习的油藏井筒一体化智能诊断模型

目前油藏、采油依托各自专业数据和信息系统进行异常问题的分析,对于两个系统间的复杂关联关系考虑不够,导致生产异常的诊断仍较局限,治理措施针对性不强。基于随机森林算法和卷积神经网络算法集成学习构造了油藏井筒一体化智能诊断模型,根据注水失效、泵漏失等不同油藏、井筒问题,以基于随机森林的决策树分析油藏异常工况,卷积神经网络诊断井筒异常故障,通过集成学习方法将两类分类器结合起来,形成一体化诊断。现场验证结果表明,所建立的方法通过集成学习提升了单分类器性能与范化能力,应用准确率达到90%以上,实现了油藏和井筒问题的一体化诊断,为油田智能化管控提供了有力支撑。

稠油井过泵旋流混合降黏举升技术

针对稠油机抽井油套环空添加降黏剂时存在降黏剂与产出液混合不均匀、降黏效果差和不能充分发挥降黏剂效能等问题,开展了稠油井过泵旋流混合降黏举升技术研究。稠油井过泵降黏举升技术是通过地面注剂系统将降黏剂输送到空心杆,再利用井下过泵系统中的空心中心杆将降黏剂释放至泵下,通过旋流混合系统叶轮的旋转作用,充分搅拌降黏剂和产出液,使其混合均匀,达到提高降黏剂效能和降黏效果的目的。该技术适用于泵深小于1 500.00m、产液量小于50m^3/d的稠油机抽井。该技术在胜利油田21口稠油机抽井中进行了应用,平均泵效提高了11%,累计增油5 310m^3,累计节约降黏剂9t,生产周期平均延长81d。研究结果表明,稠油井过泵旋流混合降黏举升技术能充分发挥降黏剂效能,降黏增油效果明显,应用前景广阔。

地源热泵系统工作井优化布设地下水热量运移模拟

针对地源热泵空调系统工作井优化布设问题,通过建立理想的"对井抽-灌"概念及数学模型,模拟拟建地下水源热泵系统特定水流及热源条件下抽水、回灌井不同间距夏季运行期间地下水热量运移过程,为抽、灌井合理间距确定等实际应用提供理论参考和依据。根据数值模拟结果,抽、灌井不同井间距对该热泵系统夏季运行期间地下水热量运移过程影响显著;场地区水文地质条件及运行方案下,热泵系统抽、灌井间距宜在50～60m间。

一种计算同井注采泵合理排量的方法

为了实现同井注采井回注层的合理配注,利用劈分方法、注采平衡原理、垂直多相管流计算方法、泵效计算方法以及泵的理论排量计算方法等理论,推导出了一套计算同井注采泵合理排量的方法。该方法表明,应该同时考虑泵筒参数优选与抽油机生产参数调整,以保证井筒举升与地层供液相互协调,稳定生产,从而实现回注层的合理配注。利用该方法对大庆油田同井注采试验区的某一井组进行了实例计算,得到了适用于该井组的泵筒参数以及抽油机参数调整数据,为该井组回注层的合理配注提供理论依据。

抽灌模式对含水层采能区热渗场的影响

以西安市御品轩食品工业园试验场为研究区,建立三维水热耦合数值模型,模拟预测不同抽灌井布局方案下地下水渗流场和温度场的演化规律。结果表明,含水层地温场的变化不仅与地下水的天然流场有关,而且受抽灌井布局的影响,直线型异侧回灌模式对地温场的影响大于直线型同侧回灌模式。井距越大,抽水井发生热贯通的时间越长。从利于回灌角度看,直线型异侧回灌优于直线型同侧回灌;从控制热贯通效果看,直线型同侧回灌优于直线型异侧回灌。针对试验场地的具体条件,两种井群布置方案均突破了热贯通现象,仅考虑渗流场的影响,最优布井模式为直线型异侧回灌。

山东温石塘地热田回灌补源压裂增注试验

地热田回灌补源是实现地热能资源可持续开发的新技术,用于解决地热能补给,提高地热能利用率。其方法是在距开采井一定距离,施工一眼注水井,通过注水井向地下注入一定比例的水量与热源再交换,提高热能资源量。介绍了对注水井实施压裂、增加对地热井注水量的新工艺。经水力压裂和抽水试验,增注水效果明显,为我国合理开采利用和保护地热能资源提供了一种新的技术方法。