华北油田地层水与注入水结垢趋势预测及影响因素

在注水开发过程中,油层或采出系统结垢会大大影响生产效率。开展地层水与注入水结垢规律和机理研究,可对现场除垢技术提供理论指导。采用Davis-Stiff饱和指数法和Ryznar稳定指数法,对华北油田京11区块地层水和注入水在不同温度、p H和成垢离子质量浓度等影响因素下的结垢趋势进行了预测,同时开展静态结垢实验研究了模拟水样的结垢规律。结果表明:华北油田京11区块地层水和注入水的离子组成和质量浓度非常接近且均具有严重的结垢趋势,且地层水的结垢趋势略高于注入水,垢样主要为碳酸钙;模拟水样的实际结垢率可达61%;温度、p H以及成垢离子质量浓度的升高均能大幅提高模拟水样的结垢率,结垢率的增长幅度随温度和p H的升高逐渐增大,而随成垢离子质量浓度的升高逐渐减小。

整体微生物驱油技术在宝力格油田规模化应用研究

根据宝力格油田巴19断块地质条件、水驱开发特点及目前稳产存在的问题,华北油田公司通过在该断块建立稳定微生物场来实现整体微生物循环驱。实验首先从目标油藏筛选出4株高效采油菌,室内研究表明这四种菌不但能够很好地适应油藏环境,而且对原油具有很好的降黏乳化效果。气相色谱分析表明所筛选菌种能够以原油为碳源,有效降解长链烃,尤其将这4株菌按等比例复配后效果更佳,降黏率达52.8%,在水驱（采收率49.5%）的基础上,物模驱油提高采收率为9.1%。33口注水井进行两轮次的微生物驱后地层中的菌液浓度普遍在105～106个/mL之间,注入的目标菌得到有效生长和繁殖,并且能够维持8个月以上。微生物驱后含水率被控制在85%以下,采收率明显提高,12个月累计增油15000t,投入产出比达到1：2.5。该研究为微生物采油技术现场应用提供宝贵经验。

华北宝力格油田水处理系统微生物群落结构及多样性分析

在华北宝力格油田水处理系统的三相分离器与反应池之间加入激活剂,采用16S r DNA高通量测序技术,研究三相分离器、反应池、过滤器和喂水泵4个水处理节点水样中微生物(细菌和古菌)群落结构及多样性,并分析不同水处理节点水样中驱油功能菌含量。研究结果表明,各水处理节点水样的细菌和古菌群落结构存在差异。三相分离器、反应池、过滤器和喂水泵处水样中细菌群落中的优势菌分别为弯曲菌科、红长命菌属、红长命菌属和固氮弧菌属、地衣芽孢杆菌属;三相分离器和喂水泵处水样中古菌群落中的优势菌均为甲烷食甲基菌属。喂水泵处细菌和古菌多样性较前一个水处理节点减小,说明微生物群落结构由复杂向简单发展。喂水泵处驱油功能菌含量最大,这些驱油功能菌注入地下后可发挥驱油作用。

PDC钻头防泥包性能数值模拟研究

为量化研究水力因素对PDC钻头防泥包性能的影响规律,针对现场常用PDC钻头建立了三维流域模型,将岩屑视为从井底面射入流场的球状颗粒,基于CFD离散相模型(DPM)对固相颗粒运动进行追踪,将钻头体DPM边界条件设置为"trap(捕获)",用岩屑颗粒捕获率作为泥包概率的评价参数。数值模拟发现,岩屑颗粒在井底流场中的输运是沿程存在碰撞与反弹的不规则三维运动;当岩屑颗粒粒径小于1.0mm时,其捕获率随粒径增大而减小;当岩屑颗粒粒径大于1.0mm时,其捕获率随粒径增大而增大;喷嘴尺寸从8.0mm增大至16.0mm,岩屑颗粒捕获率逐渐增大;与五喷嘴相比,七喷嘴的岩屑颗粒捕获率更小;相对于不等径喷嘴组合,等径喷嘴组合方式情况下的岩屑颗粒捕获率更小。研究结果表明,岩屑颗粒捕获率随喷嘴尺寸增大呈线性增大,随喷嘴数量增大呈线性减小,随刀翼宽度增大呈线性增大,随刀翼高度增大呈线性减小。基于DPM的钻头井底流场数值模拟为PDC钻头防泥包性能研究提供了新的思路,可以为钻头防泥包设计提供理论指导。

高温高盐底水油藏氮气泡沫压锥实验研究

底水锥进是制约底水油藏有效开发的关键。结合泡沫体系性质分析与物理模拟实验,研究了氮气泡沫在高温高盐底水油藏中压锥增油的潜力。泡沫体系性质分析结果表明,椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱(CHSB)抗温耐盐且对轻质原油敏感,其形成的泡沫可实现对底水水窜通道的选择性封堵。物理模拟实验结果表明,在水锥顶部注入氮气泡沫,能够有效地压锥控水,扩大底水波及效率,并驱替顶部油层剩余油。但因泡沫在水锥内静置时会不断破裂,焖井时间不易过长。同时,开井后控液生产,可减弱底水对泡沫的冲刷,提高氮气泡沫压锥的増油降水效果。与关井压锥、氮气泡沫+氮气复合压锥相比,氮气泡沫压锥可分别提高采收率16.45%和8%左右。

子洲气田开发动态评价新方法研究

子洲气田经过6年的滚动开发,生产动态上表现为单井的产能差异较大,目前的开发动态评价方法不适应,为此提出了气井地层压力评价的新方法,即黄金分割优选法和生产数据优化拟合产能评价方法,实例计算表明,这两种方法计算精度高、实用,能满足工程计算实际需要。

鄂尔多斯盆地东部山_2气藏稳产关键技术研究

鄂尔多斯盆地东部榆林、子洲气田已建成生产能力68亿立方米/年,已稳产8.4年,收到良好的开发效果,实现气田持续稳产成为当前研究的核心问题。通过划分开发单元,建立气藏精细调控体系,气田地层压力下降平稳,年压降1.0 MPa,整体山2气藏稳产形势良好;动态评价与相控建模相结合,落实气藏加密潜力,通过对山2气藏井网完善加密调整可建产能2.2亿立方米,气藏未动用储量精细刻画结合经济评价,可建产能3.8亿立方米;通过多因素优化,评价气藏增压调整潜力,可将稳产期延长2年。综合以上稳产措施,盆地东部山2气藏68亿立方米规模可持续稳产至2020年,效果显著。

渗透率各向异性气藏井网设计与调整研究

渗透率各向异性在气藏的开发过程中起着不容忽视的作用。以长庆油田某气藏为例，结合渗透率各向异性的理论基础，探索了渗透率各向异性气藏井网调整方法。其具体做法是，首先通过坐标变换将现有各向异性井网转化为等价各向同性井网，对现有井网的适应性进行评价；然后根据区块储层物性，建立各向同性机理模型来优选各向同性最优井网；最后在各向同性井网设计结果的基础上通过坐标变换设计得到适合气藏各向异性的最优井网。

微悬浮乳液堵调剂性能研究

生产实践证实,常规化学堵调剂对层间渗透率级差大于3的地层不能达到理想的调剖和堵水效果.以油溶性树脂为主剂,并添加乳化剂、稳定剂及其他助剂,经乳化机剪切和乳化后,制备成粒径为1～5 μm且性能稳定的水包油微悬浮乳液堵调剂.通过实验确定了该堵调剂的最佳配方：50％～60％（表示质量浓度,以下同）树脂＋0.35％～0.40％十八烷基三甲基氯化铵或0.35％～0.40％十二烷基苯磺酸钠＋0.1％羟甲基纤维素＋0.10％～0.15％氯化钙＋1％～5％石蜡＋水;同时还确定了针对该堵调剂的破乳配方,即当乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵时,破乳剂宜选用质量浓度为2％～3％的氢氧化钠水溶液,当乳化剂为十二烷基苯磺酸钠时,破乳剂宜选用质量浓度为3％～5％的氯化钙水溶液.通过对微悬浮乳液堵调剂的油溶率、酸溶率和粒径等各项指标进行性能测试,结果反映出该堵调剂具有良好的选择性及注入性.岩心驱替实验结果表明,该堵调剂的突破压力梯度达26 MPa/m,堵水率大于97％,耐水冲刷性能优于常规凝胶,并且适用于渗透率级差为7的岩心.

油田修井作业井场油管遥控移送机的研制

针对现有油管移送机不适应于井口无人作业工况,电动、钢制发条驱动小滑车或用传送带(绳、链)拖动小滑车存在的诸多问题,研制出一种新型井场油管遥控移送机。该移送机的小滑车在上部开口的矩形槽滑道内行走,不会翻车,也不会出轨掉落伤人;依靠重力弹性机构自动产生拉力,拉着小滑车回位,无需人工推送。现场应用中,该机接送和传送油管动作连贯,性能稳定,只需1名场地工人按遥控器即可完成油管从管排架至井口之间的来回移送。该油管遥控移送机适用于井口无人或有人操作2种作业工况,大大减轻了工人劳动强度,提高了作业效率和施工安全性。

复杂小断块油藏不同开发方式室内评价研究

南部F油藏的储层物性为带有倾角(18°)的低孔低渗挥发油藏,平均孔隙度为19.4%,平均渗透率为32.85×10-3μm2,油藏周围有丰富的CO2气源。为了研究该油藏注CO2可行性,开展了不同开采方式(衰竭,水驱,CO2驱,气水交替驱)长岩心驱替实验,并通过数值模拟研究进一步验证长岩心驱替实验结果。

油田水中细菌监测标准方法的比较

对油田水中细菌监测的国内石油行业标准方法及美国API推荐的NACE相应的标准方法进行了对比研究,结果表明,在取样方法、细菌培养、结果报告等方面存在较大差异,认为取样方法和细菌培养应参考NACE标准的内容,结果报告参考国内石油行业标准。

神木气田产水气井井下节流参数优化设计

神木气田属于典型致密砂岩气藏,采用井下节流、井间串接生产模式。气井都不同程度地产水,影响了正常生产。针对普遍产水这一现象,突破以往单相气体井下节流模型,将液相质量分数引入能量守恒方程中,结合节流压降、温降模型,建立产水气井井下节流新模型。神木气田实例计算表明,采用新模型,节流工艺参数优化设计结果的配产符合率大幅提高,减少了气井因调产而重复更换节流器的作业成本,且能够提高气井携液能力,进一步延长气井稳产时间。

一维两相同向渗吸模型的求解方法

渗吸作用是裂缝性储层提高原油采收率的重要机理,润湿相在毛细管力、重力的作用下进入储层基质,通过同向或逆向渗吸作用置换基质内的非润湿相。基于渗吸模型的局限性,文中推导了一维两相同向渗吸模型的通式,在相对渗透率曲线和毛细管压力曲线简化的基础上进行无因次化处理,并采用差分法进行了求解,获得了饱和度前缘移动曲线。采用COMSOL软件,对上述模型进行结果验证,并与逆向渗吸模型进行了对比。结果表明:COMSOL求解结果与文中求解结果近似,同向渗吸模型饱和度前缘推进速度比逆向渗吸更快,同向渗吸效率更高,采出原油更多。在裂缝性储层、常规甚至致密储层中,如果采用体积改造,密集切割储层基质,形成裂缝网络,则可发挥同向渗吸作用,提高原油采出程度。

神木气田双3区块气井产量递减规律

神木气田属于典型的致密气藏,目前处于投产初期阶段,生产动态资料有限,分析气井产量递减规律及配产合理性存在一定的困难。从Arps的基本递减规律出发,分析了指数、双曲、调和3种产量递减方式,研究认为,神木气田气井符合双曲递减,且气井递减率并非恒定不变,符合衰减式递减规律。在此基础上,建立了衰减递减方程并推导出产量预测模型,结合气井生产动态资料,不断修正模型参数,提高了模型预测精度。通过对神木气田双3区块4口典型气井生产动态实例应用,表明该分析方法准确、可靠、简单、实用,对国内外同类型气藏产量递减分析具有指导性作用。

油井声控压差平衡式开关控制器的研制与试验

为了克服传统油井找水工艺中施工复杂、生产周期长、费用高、准确性低等缺点,提高油井找水效率和准确性,研制了油井找堵水声控压差平衡式开关控制器。该开关控制器采用自适应动态压力平衡系统,其活塞阀开启和关闭时可承受20 MPa压力差;采用油管传输声波信号的声波遥控技术,从地面遥控井下开关控制器开启、关闭,根据工艺要求进行分层开采或分段开采。室内静压试验表明,开关控制器在125℃、50 MPa高温高压条件下,稳压30min,整体设备无渗漏无变形;耐压差试验表明,活塞在承受25 MPa压差的情况下,压力平衡装置可以承受压差,电机驱动活塞做上下往复运动,动密封不渗不漏。现场试验表明,声波接收器接收地面指令后,可以控制电机驱动装置打开或关闭开关阀。试验结果表明,该开关控制器可为油井提高开采效率提供技术支持。

基于细观损伤多相耦合的砂砾岩水力压裂裂缝扩展数值模拟

低渗透砂砾岩油藏水力压裂裂缝扩展机理及其数值模拟研究,对该类储层压裂改造成功实施具有重要意义。将砂砾岩储层中砾石表征为基质-交界面-砾石的三模态结构,假定砾石分布与几何尺寸及储层物性满足随机分布,结合MoterCarolo方法,完成砂砾岩储层数学表征;考虑储层渗流场、应力场、水化膨胀湿度场的三相耦合特征,结合损伤力学、断裂力学等原理,利用细观损伤有限元的方法,建立了砂砾岩储层水力压裂裂缝扩展数学模型,并进行数值模拟研究。模拟分析了不同主应力差、基质-砾石交界面强度、砾石强度情况下,水力裂缝遇砾石扩展情况,并最终实现砂砾岩储层水力裂缝动态扩展数值模拟。研究表明,水力裂缝遇砾发生绕砾、穿砾、止裂现象,并以绕砾扩展为主,且裂缝发生明显转向,存在羽状次生裂缝;裂缝转向程度和裂缝延伸长度与主应力差、砾石强度以及交界面强度有关,主要表现有:水平主应力差越小,水力裂缝遇砾转向越明显;基质-砾石交界面强度增加,水力裂缝明显变短,并难以转向;随着砾石强度的增大,裂缝的转向程度增大。

产水气井井下节流参数优化设计新方法

传统气井井下节流计算模型应用于苏里格低渗、低压、低丰度致密砂岩气藏产水气井时,气井井下节流工艺参数计算结果存在较大误差,影响气井产量及最终采收率,携液潜能得不到充分发挥。基于能量方程建立气液混合物通过节流器的流动动态,将液相质量分数引入能量守恒方程中,结合高气液比气井井筒压力计算模型和基于井筒径向传热的温度模型及节流压降、温降模型,建立气液混合物通过嘴流新模型,并编制了含水气井井下节流工艺参数计算软件。苏里格气田苏AA井实例计算表明,新方法所设计参数与实际生产情况相匹配,气井生产平稳,且能更好地维持气井连续携液生产。

水力锚锚爪结构对套管变形及挤压应力的影响

为优化水力锚爪结构参数,减小水力锚爪结构对套管的损伤,针对普通螺纹齿形锚爪和镶硬质合金锚爪结构,利用材料力学理论建立了镶硬质合金锚爪接触处套管所受的挤压应力公式,采用有限元法分析了普通螺纹齿形锚爪接触处套管的变形及挤压应力。分析表明,普通螺纹齿形锚爪和镶硬质合金锚爪均会对套管产生不同程度的损伤;在相同油管内外压差作用下,与镶硬质合金锚爪相比,普通螺纹齿形锚爪接触处套管所受挤压应力和径向变形较小,对套管损伤最小。研究结果表明,试油压裂用水力锚结构应采用螺纹齿形设计;在相同油管内外压差作用下,镶硬质合金锚爪接触处套管所受挤压应力随牙齿楔角增大呈幂律指数降低,随牙柱直径增大呈幂律指数下降,随锚爪直径增大呈多项式增大,随牙齿后角呈指数增大,但增大幅度较为平缓,随轴向载荷增大呈多项式增大,但增大幅度较小;建议牙齿楔角取10°,锚爪牙柱直径取10~12mm,锚爪直径取40~50mm。研究结果为水力锚锚爪结构设计提供了理论依据。

远程控制单吊卡起下管柱作业工艺

在修井作业中,起下管柱的工作量最大、耗费时间最长,现在国内普遍采用的双吊卡倒换起下管柱工艺存在着工人劳动强度大、工作条件差、安全隐患多等问题。针对这种情况,基于现有修井机液压、电、气源条件,综合运用电控、液动、气动技术原理研制了一种远程控制单吊卡起下管柱施工工艺。其特点是:液动吊卡始终挂在两侧吊环上,无需拔插吊卡销子、摘挂吊环和搬抬倒换吊卡,有效地避免了人工操作时挂单吊环问题的发生;通过机械手扶正两侧吊环带着液动吊卡摆动,利用吊环与吊卡之间的柔性连接,即可完成油管在垂向与横向之间任意角度下吊卡对油管的抓取或放开;管柱提升、下放、上卸扣、移运、扶正等功能全部由操车手远程控制完成,实现了井口操作无人化,降低了工人劳动强度,削减了施工安全隐患,提高了安全操作水平。