高深溜井矿石阶段性流动规律对溜井生产的影响

基于对高深溜井生产实践的长期观察,归纳总结出矿石在高深溜井中的流动规律,提出垂直全断面阶段性流动是高深溜井区别于短溜井特有的工程现象。运用散体材料结构自组织力链和搭拱效应理论,分析了井筒内矿石阶段性流动产生的原因,揭示了高深溜井矿石阶段性流动对溜井生产过程中常见的滞流、堵塞、磨损和片帮现象以及溜井内矿石的混合和分级的影响;分析了溜井内空气气流对散体流动的影响,在正常放矿过程中,流动气体的存在有利于矿石流动和临时平衡拱的破坏;同时,由于受气体的曳力作用,溜井内矿石产生块、粉分级集中现象,助推了井筒内矿石的滞流和堵塞。研究提出矿石的粒级成分、密度、含水量、黏结性及溜井直径、井壁粗糙程度是造成溜井滞流和堵塞的基础因素,垂直全断面阶段性矿石流动特性是造成高深溜井滞流和堵塞的重要原因。

油层中渗流与水平井筒内流动的耦合模型

针对几种常见油藏类型情况，导出了水平井生产时单相原油三维稳态流动的压力分布，并根据质量守恒原理及动量定理导出了水平井筒内压降计算新公式。它考虑了沿程流入对井筒内压降的影响。提出了把油层中的渗流与水平井筒内的流动耦合的数学模型及求解方法。实例计算表明：用此模型计算产能，精度高；井筒内压降对水平井生产动态有影响。当生产井段长度超过某一值后，产量不再随井长增加而增加；沿水平井筒长度方向各段单位长度的采油指数并不相等。

高含CO_2原油井筒流动压力和温度分布综合计算

CO2驱正越来越受到重视,然而对高含CO2原油混合体系的井筒流动问题,目前尚未见到相关研究文献。由于井筒中CO2从原油中大量脱出,将会对井筒温度压力分布产生较大影响,严重时甚至会发生井喷,因此,对此类问题的研究具有重要的现实意义。从传热学、两相流及多元气液平衡理论出发,将CO2/原油混合流体相态特征以及井筒温度、压力相互影响加以考虑,建立了高含CO2原油井筒流动压力、温度分布综合计算模型,对不同CO2摩尔分数的原油混合体系井筒流动温度、压力进行了计算,结果表明,随着混合体系中CO2含量的增加,井口流体温度呈下降趋势,而井口压力将会增加,在一定条件下油井甚至能够达到自喷。对实例井进行了计算,模型计算结果与实测结果吻合较好,为CO2驱采油井工程设计提供理论方法。

气井压力温度预测综合数值模拟

基于质量、动量、能量守恒原理 ,导出了描述气井流动气柱的压力、温度、流速及密度分布的常微分方程组 ,采用四阶龙格 -库塔法数值求解。该数值模型综合考虑了井斜角、井身结构、油管柱结构、气井井筒的径向传热、不同环空传热介质及地层的热物理性质沿井深的变化 ,符合气井的实际情况。应用 6 46 0 m的新疆柯深 1井 (高温高压气井 )基本数据进行实例计算 ,并对模型进行了敏感性分析。计算绘出了不同产量下气体压力、温度、流速及密度沿井深的分布曲线 ,直观地反映了气井的流动规律和地层的传热特征。可为高温高压气井试井工艺设计和生产动态分析 (如水化物预测、油管柱设计等 )

水平段井筒管流的简化模型

对于水平井井筒的稳定单相流动，提出了水平井井筒管流的“微元段”观点，从而简单实用地解决了井筒内的变质量流问题；根据流体力学和渗流力学理论，给出了水平井井筒管流的“等效渗流”方法，推导了单相流动的层流、紊流和过渡状态时的“等效渗透率”，建立了水平井井筒的“管流等效渗流”模型。当水平井井筒内流动处于层流状态时，等效渗透率仅是井筒半径的函数；当流动处于紊流状态时，等效渗透率不仅是井筒半径的函数，而且与流体性质以及井筒压降有关。经实例分析，模型计算所得的等效渗透率在不同流态时是连续的，避免了流态转化时的数值突变问题，而且模型简单实用，所得到的等效渗流方程与达西渗流方程形式相同，因此，现有的用于处理油藏渗流的技术都可以用在井筒管流中。该模型可以在井筒管流与油藏渗流耦合问题中使用，避免了在耦合过程中使用繁琐的流体力学公式，从而可以降低耦合问题的复杂性，使求解问题变得简单。

积液停产气井排液复产的新方法

气藏地层出水、作业压井 ,都可能造成气井的井筒积液停产 ,而长时间的积液浸泡往往会对气层造成极大的污染和伤害。因此 ,快速有效地排液复产 ,是保持气井产能、高效开发气田的关键。文章在简要对比分析液氮、气举、化排和机抽等各种常规排液复产工艺优缺点的基础上 ,提出了一种操作方便、复产快捷、长期有效的排液复产新方法———井间互联井筒激动排液复产工艺。该工艺通过一次性改造站内和井口流程 ,实现集气站内各井高压进站管线的永久互联。当气井发生积液停产时 ,切换站内井间互联流程 ,利用气藏内部高压气井的井口高压 ,将停产井井筒积液的一部分暂时压回地层 ,降低井筒液柱高度和回压 ,并通过开井激动 ,提高气井的生产压差和自喷带液能力 ,使气井快速排除井筒积液并恢复生产。经文 2 3气田近 30井次的试验和应用 ,发挥了巨大的作用 ,使气井的排液复产周期由 3～ 8d缩短到现在的 3～ 5h ,有效地降低了气井复产成本 。

CO_2井筒相变流动温度压力计算模型研究

CO2在井筒流动过程中的气液相变对井筒温度、压力分布的计算有较大影响。CO2流体在气液相变段的流动属于两相流动,目前常用的计算方法均未考虑该气液混合段的两相流计算。文章从传热学及两相流理论出发,建立了井筒流体相变过程中温度、压力分布的耦合计算新模型;考虑沸腾传热和凝结传热的影响,对流体相变过程中井筒总传热系数进行了修正。该模型主要创新在于可以对CO2流体相变过程中气液混合段的温度、压力进行求解,并能对该混合段气液组分含量变化的动态过程进行计算。运用此模型对吉林油田H75-29-7井压力、温度、质量含气率进行了计算,计算结果与实测结果对比显示本模型计算精度较高。

井筒重力热管室内实验与矿场试验研究

利用重力热管的高效传热特性,将其应用在井筒流体加热过程中,分析了重力热管加热效果的外部影响因素。结果表明,重力热管在不消耗额外能量的条件下,利用深部流体能量提高井筒上部流体的温度,能起到均衡井筒温度场的作用,进而改善井筒温度分布剖面。室内实验表明:工质类型、工质充液率、真空度对重力热管的传热效果有很大影响。矿场试验表明:在适当的条件下,能够将原油温度加热到原油凝点以上,降低原油粘度,改善原油流动性,井底抽油杆载荷,满足生产实际的要求;重力热管加热过程受井底温度、热管下入深度、油井产液量以及原油物性等因素的影响,随着井底温度、热管下入深度、油井产液量的增加,重力热管的传热效果变好。

高气水比气井井筒压力的计算方法

Cullender和Smith模型是计算气井井底压力的首选方法 ,被广泛应用于干气井井筒压力计算。文章通过对Cullender和Smith方法进行含水修正 ,建立了该方法用于高气水比气井井筒压力计算的新模型。从气体稳定流动能量方程出发 ,运用两相流知识 ,详细讨论了模型推导中涉及的气—水井流密度、气—水井流质量流量、气—水井流体积流速、气—水井流Moody摩阻系数的计算方法 ,给出了各参数采用我国法定计量单位的实用公式 ,最后将各参数计算公式代入气体稳定流动能量方程 ,得出适用于高气水比气井井筒压力计算的修正Cullender和Smith模型。文中同时给出一计算实例 ,对比了采用传统Cullender和Smith模型和文中提出的修正Cullender和Smith模型进行气井井底流压和井筒流压分布计算的结果 ,其效果良好。

全井筒泡沫油流临界携砂流速计算模型

为满足渤海油田"适度出砂"技术的应用,确定合理生产参数,推导了泡沫油流条件下井筒压力梯度数学模型;结合考虑管壁效应的颗粒群干扰沉降速度公式,建立了全井筒临界携砂流速计算模型.实例计算表明:泡沫油流的出现增强了井筒携砂能力,但越靠近井底泡沫油流携砂能力越弱,井筒末段最容易发生沉砂.

CO_2注入井井筒温度压力剖面计算及影响因素研究(英文)

CO2驱既可实现提高原油采收率又可实现CO2气体的埋存,是一项非常有前景的三次采油技术。对于CO2驱,一项重要工作就是对CO2注入井筒中的温度、压力剖面进行较准确的计算,从而为优化井口注入参数以及井口注入系统设计提供理论依据。目前针对CO2注入井筒温度、压力剖面计算的相关研究由于未考虑CO2在井筒中的相态变化,因而计算结果精度较差。现将井筒中CO2的相态变化加以考虑,建立了CO2注入井井筒温度、压力计算模型,并根据三种相态方程的计算结果,选取了Peng-Robinson方程作为CO2密度及相态的计算方程。在此基础上,对CO2井口注入温度、注入量进行了敏感性研究,结果表明,二者对CO2注入井井筒温度、压力剖面均有一定影响。

超稠油双管泵下掺蒸汽井筒加热降粘举升工艺

根据传热学和两相流原理，建立了超稠油双管泵下掺蒸汽井筒加热降粘举升过程中蒸汽与产液沿井筒传热与流动的热力学模型。计算了蒸汽与产液沿井筒的温度分布和压力分布，进行了抽油杆柱受力分析与抽油杆柱设计。运用该模型对辽河油田一口井的超稠油双管泵下掺蒸汽井筒加热降粘效果进行了分析计算，结果表明，只要加大掺汽量或提高蒸汽干度，该项工艺可用于超稠油开采。这一结果为避免抽油杆柱的断脱提供了分析依据。

黑油模型井筒控制的全隐式数值处理方法研究

在实际油藏数值模拟中,黑油模型是应用最广泛且被普遍接受的模型。从数学的角度,黑油模型是由一组非线性抛物型偏微分方程、辅助方程以及给定的初边值条件所构成的定解问题。由于井筒附近的非线性程度非常高,因此井筒处理是油藏数值模拟中的重要环节。采用强耦合的全隐式井模型进行求解,在合理处理水头项中的混合流体密度的前提下,对每口井引入三个新的未知变量,在不同的井控条件下,相应的三个未知变量均可以较完整地描述井筒中流体流动,尤其针对比较特殊的交叉流现象,这种强耦合井模型体现了自身的优越性。为了验证该方法的准确性,运用Matlab软件编写程序实现本文算法。最后,针对多个油藏实例,分别在块中心网格和角点网格系统下进行数值计算,并将结果与商业软件Eclipse的运行结果进行比较。吻合效果较好,验证了本文的处理方法科学、准确。

在封闭地层中非牛顿幂律流体压降特征分析

研究非牛顿流体压降特征有助于提高聚合物驱油或常规稠油开采效果。本文首先用Laplace变换方法给出了封闭地层中非牛顿幂律流体不稳定渗流数学模型的解析解式,然后通过渐近分析给出了比较完整的压降流动期表现公式,其中晚期拟稳态表达式是一个新的结果,而通过流动期渐近公式可以对非牛顿幂律流体压降测试数据进行简洁分析,文中给出了具体应用方法和步骤。

基于解的相似结构的双渗油藏渗流问题

针对双渗介质油藏,建立了考虑有效井筒半径和井筒储集效应的试井分析模型。利用拉普拉斯变换,在拉普拉斯空间中得到了储层压力和井底压力的无因次表达式;又根据相似结构理论,发现在不同外边界条件下的解式具有统一的结构。

拟均匀流态下气井井筒压力分布特征

以井筒动力学为基础 ,系统地研究了拟均匀流态下气井井筒流体在关井、开井状态下 ,重力、摩擦力、动量、温度及含水对井筒压力分布的影响 ;确立了井口压力与井底压力的关系 ,研究了井筒流体密度的变化规律 ,并用建立的井口压力与井底压力的关系对长庆气田 2 0余口井的静压、流压值进行了推算 ,其值与实测结果接近。该研究成果的应用减少了测压作业次数 。

孤东浅层气藏相对渗透率伤害影响因素分析

孤东浅层气藏具有厚度薄、胶结疏松、边底水活跃等特点,水侵和出砂等因素对气藏相对渗透率造成不利的影响,致使气井产能和气藏规模递减加快。结合典型井生产动态资料,分析了底水锥进、井筒积液反渗、出砂堵塞及水砂复合等因素对储层渗透性能伤害机理。研究表明:底水锥进、井筒积液反渗等水侵现象的发生,导致近井带气相相对渗透率降低,油压、套压同步下降,气井生产压差增大,渗流阻力增大;气藏产水后,储层中黏土矿物遇淡水极易膨胀和运移,胶结变差,储层易出砂,堆积并堵塞近井带地层孔喉,造成渗透率降低。该研究成果为制定孤东地区浅层气藏开发技术措施提供了依据,同时为同类型气藏的开发研究提供了借鉴。

水平井变密度射孔技术研究

射孔是水平井完井的主要方式之一,由于流体在水平井筒内的流动为变质量流,在水平井筒内必然因流体的流动而引起压力损失,主要包括摩擦压力损失、加速压力损失以及混合压力损失。以渗流理论和流体力学相关知识为基础,考虑地层流体和井筒流体的相互耦合作用以及现场的实际需要,对水平井变密度射孔技术进行了研究,推导出以椭圆形泄油面积结合矩形泄油面积为基础的水平井变孔密射孔的油藏渗流模型、井壁入流模型及井筒压降模型,并分析了孔眼密度变化对水平井产量及井筒压降的影响。该研究为油田现场应用水平井变密度射孔完井提供了理论依据。

射孔完井水平井筒变质量湍流压降规律研究

运用拟三维原理 ,提出了用于计算地层刚性渗流、弹性不稳定渗流与水平井筒内变质量湍流耦合的新方法 ,解决了在井筒变质量流体流动模拟过程中井筒边界条件难以确定、地层线性渗流与井筒内非线性湍流难以耦合的问题。同时 ,对不同射孔方式和生产制度下流体水动力学进行了分析 ,研究了射孔入流与水平井筒内流体的相互作用关系及变质量主流体的流动特性。模拟结果表明 ,与圆管湍流相比 ,井筒内变质量流具有更大的压降系数 ,且主流中心速度降低 ,速度剖面呈现内凹形式 ,水平井射孔设计应该利用井筒内流体与渗流的耦合模拟进行优化。

注CO_2井筒温度压力预测模型及影响因素研究

为了提高注CO2驱替效率及驱替成功率,开展了影响驱替效率的井筒压力温度分布及影响因素研究。针对CO2特殊的物理性质,选用基于赫姆霍兹自由能的Span-Wagner状态方程,将井筒传热、压力与CO2物性参数耦合迭代计算,建立了注CO2井筒温度压力分布的数学预测模型。该模型能够预测井筒温度压力及其他物性参数,应用该模型预测井筒各点温度压力,并与江苏草舍油田草8井现场2次实测结果对比,其温度误差均小于1%,压力最大误差不超过1.6%,表明该模型能够满足现场应用要求。利用该模型可以研究注入温度、注入压力、注入速度及注入时间等工艺参数对井底压力温度的影响规律,实现系统敏感性分析。研究表明,建立的模型具有很高的精度,对提高CO2驱替效率具有指导作用,并适用于(超临界)CO2钻井、压裂过程中井筒温度压力预测及影响因素分析。