胜坨油田分层注水配套新技术

胜坨油由注水井况复杂,表现为层间差异大,出砂严重和套管损坏等。由于分层注水管柱配套技术单一,注水工具可靠性差,油管漏失结垢严重,不能满足长寿命分层注水需要,因此,开展了分层注水工具的改进及管柱优化配套研究,通过改进防蠕动工具、封隔器、配水器和沉砂底筛堵等井下工具,提高油管防腐性能,针对不同的注水井况,采取配套分层注水管柱模式,提高了胜坨油田分层注水井技术水平．通过对优化改进后的注水管柱进行应用效果评价,胜坨油田分层注水管柱在井两年的寿命由45．8％延长到64．7％。     

注水管柱下放摩阻计算

注水管柱能否靠自重下放到井底是一个十分重要的技术问题。考虑管柱与井壁的初始间隙和随机接触摩擦阻力,建立了注水管柱力分析模型,采用多向接触摩擦间隙元理论对该模型进行了接触非线性力学分析。经大庆油田3口井的计算分析表明,注水管柱最大累计摩阻为0.74 kN,靠管柱自重完全可以下放到井底。     

塔河超深裸眼分层注水管柱变形计算与对策

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏的分层注水存在注水层位深、地层温度高、下部为裸眼完井的特殊性,前期试
注井裸眼封隔器K341 失效导致试注失败。为了分析失效原因,建立了超深分层注水管柱的力学模型,分别计算了试
注管柱在不同工况（入井、坐封、注水、关井、洗井等）在各种力学效应综合作用下封隔器K341 相对于带水力锚的套
管封隔器Y241 的蠕变量。计算表明,当封隔器K341 基本坐封后,在封隔器Y241 坐封过程中封隔器K341 将产生
0.3∼0.6 m 的蠕变量,直接导致了封隔器K341 的破坏。针对该问题,制定了超深裸眼分层注水管柱防蠕动技术对策,
优化了相应的注水管柱结构：安装伸缩节、优化封隔器K341 结构使其与封隔器Y241 启封压力一致、封隔器K341 两
端安装扶正器以在入井过程中保护胶筒。     

CO2吞吐井套管腐蚀规律及极限吞吐轮次研究

部分老油田进入高含水开发后期，为提高采收率，在注水开发中陆续配套实施了二氧化碳吞吐工艺，使得采出液中二氧化碳含量升高，对井筒管柱造成严重腐蚀，引起管柱强度降低，腐蚀穿孔甚至管柱断裂事故时有发生。为此，基于电化学腐蚀的热、动力学原理和管柱力学相关理论，结合现场实际工况，考虑温度、压力、含水率、CO₂分压、流速、井斜角、pH值等因素的影响，采用腐蚀预测模型计算得到了二氧化碳吞吐井不同阶段的腐蚀速度。建立了腐蚀后剩余强度计算方法及极限吞吐轮次计算方法，开展了大量模拟计算，得到了在该吞吐井腐蚀条件下注气、焖井、放压和生产4个阶段的套管腐蚀规律、剩余壁厚及该井的极限吞吐轮次。     

注水井螯合酸复合解堵体系研究与应用

针对海上疏松砂岩油藏使用常规含氟酸液体系酸化易造成岩石骨架疏松和二次伤害的问题，结合海上油田注水井不动管柱酸化和酸化后残酸不返排便直接转正常注水的特点，研制出一套低腐蚀、低沉淀的螯合酸复合解堵体系，并以渤海油田X区块注水井为例，对注水井欠注原因及解堵效果进行分析。结果表明，螯合酸复合解堵体系具有较好的缓速性、缓蚀性和抑垢性，可有效增加酸液作用距离、保障注水管柱安全、避免造成岩石骨架疏松和抑制二次和三次沉淀产生，能高效解除无机物和聚合物伤害；X区块注水井欠注原因主要是水敏、微粒运移、悬浮颗粒、结垢和聚合物等形成的多元复合物堵塞地层；现场应用单井视吸水指数增加幅度大于65.4%，解堵效果显著，可在类似油田推广应用。     

深水钻井送入管柱的载荷计算与强度分析

在海底浅部地层导管段和表层套管段的深水钻井过程中,裸露在海水中的送入管柱承受各种复杂载荷,有失效的风险。基于Euler-Bernoulli梁理论,建立无隔水管环境下送入管柱的准静态载荷计算模型,应用加权余量法进行求解,分析海洋环境载荷、钻井船偏移运动及底部套管柱重力等因素对送入管柱受力、变形和强度安全的影响。结果表明:海流载荷对管柱横向变形作用显著,波浪载荷对管柱顶部弯矩有较大影响;底部套管柱重力是影响送入管柱强度设计的关键因素;在不同作业阶段,钻井船适当的负向偏移有助于导管垂直安装,而钻井船适当的正向偏移能有效减小管柱顶部弯矩;由于弯曲正应力造成Mises应力在管柱顶部和底部出现突增,可基于轴向复合应力进行送入管柱的强度设计,并给出了管柱结构优化方案。     

水平井多封隔器管柱力学分析及安全评价

针对水平井多封隔器管柱在井下多种载荷的共同作用下易引起管柱失效的安全问题，基于力学研究中的多杆件的多次超静定结构，引入力法对多封隔器之间管柱进行受力分析，同时考虑温度效应、活塞效应、鼓胀效应和螺旋屈曲效应的影响，建立考虑多封隔器影响的轴向力数学模型；在此基础上建立多封隔器管柱力学安全强度评价准则和封隔器控制信封失效判断方法，对现场水平井多封隔器管柱进行力学分析和安全评价。研究结果表明，建立的考虑多封隔器影响的轴向力数学模型计算结果大于常规不考虑多封隔器影响时轴向力，若不考虑多封隔器的影响将低估多封隔器管柱的轴向力，而造成管柱受力危险；同时对管柱危险位置和封隔器进行安全评价，得到了酸化作业时油压和套压的综合控制参数，以期为水平井多封隔器管柱安全工作参数的优化设计提供理论依据。     

多级多段细分注水管柱动态力学分析及蠕动规律

为准确分析多级多段注水管柱在不同工况下的动态力学性能及蠕动现象,在考虑井筒三维轨迹及多级多段注水管柱空间受力的基础上建立注水管柱三维力学模型,分析封隔器处受力连续性条件和注水管柱动态力学性能,研究封隔器的蠕动机制,提出多级多段注水管柱力学蠕动计算方法。针对河43-12井注水管柱,开展不同作业工况下的蠕动分析。结果表明:所提出蠕动算法的计算结果误差范围为8%～15%,具有较高的准确性;不同工况转换过程中,由于温度、压力变化剧烈,管柱蠕动明显,各级封隔器蠕动变化规律随时间变化基本一致;注水管柱施加刚性锚定后,各级封隔器蠕动量均大幅减小。     

区间分析法在精细注水管柱设计方面的应用

随着油田开发进入中后期,油层及夹层的厚度越来越小,传统的大卡距大间距分层注水工艺管柱设计已经不 能满足要求,为了提高采油效率,小卡距的精细分层注水工艺应运而生,然而此工艺具有卡封层数多和单层卡距小的 特点,这对管柱力学量的精确计算提出了更高的要求。针对此问题,提出了一种区间分析法,考虑了管柱变形量的主 要不确定因素,建立了三维不确定性管柱力学模型并得到了管柱变形量区间,最后结合现场数据对分析结果进行了验 证,结果表明：现场数据与设计数据高度吻合,提高了注水合格率,对精细注水管柱的设计具有一定的指导意义。     

强边底水油藏水驱开发效果评价

针对目前水驱开发评价方法主要是评价油田整体开发效果,很难对具体注水井的注水效率进行评价,以及强边底水油藏中油井产水的主要来源等问题。基于井间油水动态的连通性计算模型,结合油田地质参数和实际生产数据进行自动历史拟合。示踪剂分析验证了该模型具有很好的可靠性。采用该模型计算注水井注水劈分系数,确定注采优势通道以及注水井驱油效率。该模型同时也可以计算注水井和边底水对油井产油产水贡献百分比。实例油田应用表明,该模型可靠性很好,与示踪剂测试结果吻合,计算结果能很好地评价注水井的注水效率。     

冀东油田深层油藏注氮气井管柱及井口装置设计

冀东油田高5区块具有油藏压力高、注气井斜度大、管柱下入深等特点。根据该区块目前的注气井井身结构、地面设施状况和注气增效要求，设计了笼统注气的管柱结构方案。利用冲蚀模型优选油管尺寸，并按照不同工况条件开展高温高压动态腐蚀模拟实验，探究注氮气井的井筒腐蚀机理，确定各因素对腐蚀速率的影响。最后对管柱的剩余强度和服役寿命进行评价。结果表明，选用ϕ73 mm、13Cr油管作为笼统注气管柱能够应对注氮气产生的冲蚀、氧腐蚀等影响，并有着良好的服役寿命。配备地面安全阀等安全装置，可以大大降低高压注气井存在的安全风险。该设计方案能够满足冀东油田深层氮气驱的生产需要，具有广泛的应用前景。     

定向井的多层分注管柱串通过性分析

随着定向井注水层数增多,多层分注管柱串的通过性分析,是施工过程中确保油井安全、防止管柱失效的主 要方法,严重影响井下分注工艺的成功实施。以多个封隔器和配水器（5 个工具以上）组成的多层分注管柱串整体为分 析对象,充分考虑井眼轨迹、曲率、井径、地层摩阻、套管直径等因素的影响,采用力法和位移法,结合能量和动力学分 析方法,在三维空间下,分析管柱串与套管内壁之间的摩擦阻力与管柱串整体通过能力之间的关系,建立了一种可用 于定向井至水平井的多层分注管柱串在起下过程中的动态载荷和受力剖面模型,在井筒的最大曲率处,比较管柱串下 端的轴向作用力与摩擦阻力,从而实现对多层分注管柱的通过性分析。最后结合工程实例,对多层分注管柱串进行了 通过性和安全性分析,给现场作业提供了良好的工程指导。     

断块油藏典型井组特高含水期配产配注优化研究

断块油藏储层平面非均质严重,在长期的注水开发过程中剩余油分布复杂,平面动用不均衡。通过油水井合理的配产配注,可以改变不均衡的状况。针对断块油藏中一注两采井组和两注一采井组在特高含水期两注采井间动用不均衡的状况,提出了特高含水期均衡驱替的标准,并在不同的储层非均质情况下,开展了井组的配产配注优化研究,建立了不同非均质储层情况下,两种井组在给定的调控时间内达到均衡驱替的注水量或液量分配比例图版。将研究成果应用到实际井组的注采调配中,取得了较好的开发效果。     

基于井间动态连通性模型的注采参数优化方法

水驱油田开发过程中,由于储层非均质性以及注采参数与井网不匹配,造成优势通道发育,注入水低效无效循环严重.为了对注采井间各方向优势通道进行定量描述,基于物质平衡理论与叠加原理,在考虑井底流压变化的基础上,建立了油藏井间动态连通性反演模型——阻容模型,并运用人工蜂群算法进行求解,通过模型求解得到了不同注采井间的连通系数,经验证该系数合理表征了油藏井间动态连通程度.针对优势通道发育造成注水井在各注采方向上水驱不均衡、剩余油饱和度分布差异较大的问题,基于最优化理论,以当前各生产井含水率条件下生产井总产油量最大为目标函数,结合油水井动态生产数据,建立一种基于井间动态连通性模型的注采参数优化方法,并利用优化算法对该模型进行求解.实例应用表明:利用本文方法优化注采参数后,含水率得到明显控制,注入水驱替效率明显提高,并且本文方法仅需要油水井的动态生产资料,简单实用,对矿场具有较高的应用价值.     

注水井分层测试资料的综合分析方法

由于井下注水后状况多变,注水井在测试过程中会出现各种问题,测试资料只能反映出一部分问题,需要多角度分析入手,综合判断注水井注入状况,从而有效减少作业成本,更好地提高测试效率和测试质量。在油田特高含水后期,注水井分层测试技术在稳油控水方面的作用日趋显著。在为油藏地质分析提供注水井动态数据的过程中,堪称井下眼睛的分层测试资料,可以详细描述井下各层段的注水吸水状况,层间干扰情况,对于判断下步注水井方案调整方向,提供了准确的第一手资料。经验表明,测试资料分析是其中的一种重要分析手段,但却不是唯一的依靠方法。要综合利用多种方式分析,才能得出正确的井下管柱及注水状况。     

油田注水腐蚀问题研究

报道了注水对管线的腐蚀因素分析和研究 ,探讨了溶解氧、p H、细菌、共存阴离子及注水压力变化对腐蚀率的影响和作用 .研究表明 :在 p H=7～ 9范围内 ,腐蚀速率相对较小 ,而当 p H≤ 7或p H≥ 9时 ,腐蚀现象突出 ;O2 在阴离子 C1 -,SO2 -4 ,CO2 -3 等的存在下发生协同腐蚀作用 ,当 O2 的质量浓度由 1× 1 0 -3mg/L提高到 5× 1 0 -2 mg/L,腐蚀速率就由 1 mm/a提高到 3mm/a;细菌使水质变差 ,粘度增大 ;在 40～ 60℃下 ,随注水压力升高 ,催化作用使其中所含的有机化合物降解 ,导致水体色度和粘度增大 ,加速对管线和地层的腐蚀 .     

注水井压裂调剖设计方法研究

对于低渗透油田 ,主要通过水力压裂提高油水井的增产增注能力 ,区块经过整体压裂改造后 ,水力裂缝参数将对油水井的产量起决定性作用。对于多油层非均质油藏 ,层间差异会导致吸水剖面不均匀 ,影响水驱效率。对需要经过压裂再投注的注水井 ,建立了压裂后预测注水井注入量的数值模型 ,分析了各层注入量与地层物性、裂缝参数和注入压力的关系。研究结果表明 ,通过合理地设计裂缝参数 ,可以减缓层间矛盾 ,改善吸水剖面。现场试验 8口井 ,其中 6口井进行了吸水剖面测试 ,全井达到配注方案的有 4口井 ,说明该方法对多油层非均质油藏注水井的调剖具有一定的应用价值。     

气液环境下注氮气井管道腐蚀因素和机理研究

塔河油田注氮气后油井井口及井下管道取样观察有冲刷及点蚀现象,地面单井管道也出现注气后腐蚀穿孔情况。为了研究注氮气井管道腐蚀影响因素及机理,在对注氮气工艺、介质及生产工况分析的基础上,对氧分压及含量、流型流态及酸性气体分压比参数计算分析,研究了氧、氯离子、流型流态、酸性气体因素对管道腐蚀的影响,结合腐蚀产物XRD衍射特征及腐蚀形貌VRD镜像特征分析,研究表明注氮气井不同生产过程不同部位的管道腐蚀机理存在明显差异性。在注气过程中,井口及井下管道腐蚀主要受氧和流态的影响;在注气后的生产过程中,地面单井管道腐蚀主要受氧和酸性气体的影响。氯离子是点蚀发生的催化剂;其中前者的腐蚀机理为相互促进的氧的电化学腐蚀与冲刷腐蚀,后者的腐蚀机理为氧的电化学腐蚀为主,并促进了酸性气体的电化学腐蚀进程。两者腐蚀机理差异性受溶解氧扩散过程控制。