基于温度场模型的地热井完井管柱结构优化

地热井的保温增效及节约成本问题成为了制约我国地热产业规模扩大化、产业升级化、能源结构优化的瓶颈之一。为此,结合地热井井身结构特点,建立井筒温度计算模型,通过现场测试数据对模型进行验证,井口产液温度误差仅为1℃。针对地热井热损失严重的井段,提出新的完井管柱结构,建立与之对应的案例;并应用所建温度模型和传热系数计算方法对所建案例进行计算。计算结果表明:改变完井管柱和环空介质能显著降低井筒热损失,仅改变完井管柱就能将井口产液温度提高6.1℃,使用隔热材料的泵管更能将井口产液温度提高10.1℃,最终从施工成本和材料成本考虑,优选了最经济有效的完井管柱。研究成果对地热井保温增效开发具有指导意义。     

高温高压复杂井身结构气井井筒温度计算方法

 西气东输的气源井以高温高压气井为主,气井生产依赖于井底温度和压力,生产过程中温度起着重要的作用。为了确保高温高压气井的正常生产,必须对井筒温度压力进行深入研究。井筒压力的研究已有较为成熟的结果,但对井底温度的研究还很不成熟,尤其是井身结构对井筒温度的影响国内外尚未见报道。本文基于Ramey经典井筒温度计算模型建立了两种考虑复杂井身结构井的井筒温度分布计算模型,即在复杂井筒条件下从井底到井口的温度计算模型和从井口到井底的温度计算模型。通过与实测资料对比,给出了计算模型的误差对比,分析了井身结构对井筒温度分布计算的影响。研究结果表明,从井底到井口的温度分布模型计算结果优于从井口到井底的温度分布模型。     

同井注水采油工艺数值模拟及参数优化

为掌握分层注水采油井井筒内流体温度分布规律,以井底油温和井口注水温度作为边界条件建立了井筒内流体温度计算模型,以注入流量或温度最低为目标,以产液温度不低于防蜡温度为约束条件,建立了工艺参数优化模型,编写了相应的计算程序。对某采注井进行了模拟,结果表明,对于给定注水工况,产液井口温度随产液量增加而降低;随注水温度升高或注水量增加而上升。对于给定注入水温,优化所得最小注水量下产液沿程温度均不低于防蜡温度,对于给定注入流量,亦满足上述结论。结果保证了工艺参数在避免结蜡的前提下大大降低注水加热成本,对稠油经济开采具有重要指导意义。     

地热能自平衡加热采油过程数值模拟

根据华北油田楚32井的实验测试数据,采用热平衡方程、有限差分法和数值模拟方法研究了采油过程中地热能自平衡加热效果,计算了不同产液量和不同泵挂深度时井口出液温度的变化.计算结果表明,用空心抽油杆密封连接而制成的超长重力热管,依靠地热能自平衡加热井筒内流体效果明显,井口出液温度随油井产液量和泵挂深度的增加而升高,且基本上呈线性变化.地热能自平衡加热原油的方式适合于产液量大的深井.     

潜油电泵井油套环空泵下掺稀油井筒流体温度计算模型

为了解决塔河油田深层稠油井筒流动性差和举升效率差等问题,结合潜油电泵排量高、使用范围广以及管理方便的特点,对潜油电泵井油套环空泵下掺稀油举升工艺进行研究和应用。综合考虑潜油电机以及电缆加热作用和掺入稀油参数的影响,基于热能守恒原理,推导潜油电泵井油套环空泵下掺稀油井筒流体温度计算模型,分析不同井口掺入稀油的温度、掺入稀油量以及掺入点深度对井筒流体温度分布的影响。结果表明:在一定的掺入点深度处,掺入稀油温度的增加,能有效增加上部和近井口处的地层产出液与掺入稀油的混合液的温度,有利于地面集输,但对近掺稀点深度处的混合液的温度影响较小;随着掺入稀油量的增加,近井口段地层产出液与掺入稀油的混合液温度增加,靠近掺稀点深度处混合液温度略有降低;增大掺稀点深度,地层产出液与掺入稀油的混合液的温度略有增加。     

不同温度下固井水泥导热系数的研究

为研究不同温度下固井水泥石传热能力的变化规律,使用平板热流计法测试了不同温度下纯水泥和空心玻璃微珠水泥的导热系数;同时,通过模型拟合,确定了测试温度与导热系数间的数值关系。结果表明,随着热采时间的延长,固井水泥石两侧温度同时增加,且变化幅度较大;水泥石导热系数与孔隙度呈线性关系,孔隙度越大,测试温度对导热系数影响越小。测试温度对不同水灰比的纯水泥和空心玻璃微珠水泥影响规律相同,热板和冷板温度的提高均能增大导热系数,但冷板温度变化对导热系数的影响显著强于热板温度;平均温度一定时,冷板温度越高导热系数越大;水泥石导热系数与测试温度的数值关系均可用Parabola2D模型来计算。研究成果可为地热井热损失的精确计算和井口水温的精准预测提供一定借鉴。     

重力热管自吸地热改善热采井井筒热损失研究

在深入探讨重力热管改善抽油井井筒热损失原理的基础上,结合井筒传热模型,建立了稠油热采井重力热管自吸热过程的热工计算及井筒热损失的计算模型.并结合矿场应用实例进行了计算.结果表明,井口产出液实测温度与计算值相对误差为5.52%,符合工程要求.热管正常工作后能将井口流体温度提高近10℃,在井筒中起到了平衡流体温场的作用.重力热管自吸地热采油技术是采油工程领域一项全新的探索,在稠油热采中有着广泛的应用前景.     

空心抽油杆蒸汽伴热稠油开采工艺

在稠油井蒸汽吞吐生产中后期，利用空心抽油杆掺入中低压蒸汽方法进行井筒加热，能大幅度提高近井口处的产液温度，改善油井工作条件，从而延长生产周期，建立了描述该工艺井筒温度分布的数学模型，并提出了相应的求解方法。用数值模拟方法分析了蒸汽参数对井筒温场及抽汲工况的影响。结果表明，随伴汽量的增加，井筒的有效加热深度也增加，有效加热范围内的产液温度和井口油温也会明显提高。该工艺特别适用于中浅层稠油生产井。     

井筒内超临界多元热流体注入过程的数值模拟

在稠油热采过程中,提高注入工质的流动参数可显著增加采收率。为评价超临界多元热流体注入井筒后的流动传热特性,建立了相应的计算模型,得到了井底温度、压力与沿程热损失随注入流量、井口温度及井口压力的变化规律,并与注入超临界蒸汽情况下的流动传热规律进行了比较。结果表明,井底参数与注入流量呈单调关系;井底压力与井口温度、压力亦呈单调关系;而其他井口、井底参数的组合呈现出复杂关系。相同井口压力条件下,为使井底参数达到超临界状态,超临界多元热流体的井口温度和注入量高于注入超临界蒸汽的情况。适当选取较低的井口压力,可以减少热损失,提高经济性。所得结果可为注入工质参数的选取提供参考,进而为海洋稠油开发中的能源与动力保障的研究及设计明确需求。     

辽河油田欢127块重力热管现场试验效果分析

辽河油田欢127块周期产量递减严重。将重力热管技术引入到该区块的稠油开采过程中,是井筒伴热的又一新的方法。通过对欢127-26-34井以及与相邻井次应用重力热管前后一个生产周期的现场试验数据对比,可得出应用重力热管后该试验井的井口出液温度比常规生产井井口出液温度提高8℃—10℃,有效地达到了预期的井筒伴热效果。     

电潜泵井井筒温度分布模型的建立及应用

准确地预测电潜泵井井筒温度分布对电潜泵井优化设计和正常生产具有重要意义 ,也是进行油井生产动态分析必不可少的内容。在对常规井筒温度场进行了计算的基础上 ,根据能量守恒定律及传热学原理 ,考虑由井筒向地层传热及电机、电缆散热 ,推导出了电潜泵井生产流体沿井筒的温度分布计算模型 ,并对某一井深为 180 0m的电潜泵生产井进行了模拟计算。计算结果表明 ,油井产量恒定时 ,电机、电缆散热可使产出流体温度升高 ,这是影响电潜泵井井筒温度分布的主要因素之一。     

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。     

中国东部主要沉积盆地型热储产出特征与地热开发利用建议

 通过对188口地热井的井口温度和单井产水量的统计分析,初步查明了中国东部主要沉积盆地热储的产能特征。结果表明,中国东部沉积盆地型热储总体上以温热水和热水为产出特征,单井产水量以中、高产为主,总体上热储产能以蓟县系雾迷山组和寒武系-奥陶系最大,其次为新近系明化镇组和馆陶组,其中,岩溶裂隙型热储产能变化较大,表明其具有较强的非均质性。建议东部地区积极开展多元化、梯级化地热利用;在地热开发利用过程中,如果基岩地层埋藏较浅可优先选择蓟县系雾迷山组和寒武系-奥陶系岩溶裂隙型热储作为目的层,同时应加强岩溶裂隙型热储非均质性及其与产能关系的研究;而当基岩地层埋藏较深可考虑新近系馆陶组与明化镇组砂岩孔隙型热储。     

运城地热井-1井浅析

运城-1地热井位于运城市西南角,区域水文地质及地热条件较好。该井含水层为第三系砂岩层,井深2038.38米。单井出水量为2622.72米3/日、降深29.00米、温度为61℃,为经济型地热资源。该地热水不能饮用,但水里含有锂、锶、溴、碘、偏硼酸等微量元素,对人的身体有保健医疗功效,具有极高的医疗价值。该地热水对钢材、混凝土具有极强的腐蚀性。     

塔河油田注气井管道腐蚀特征及规律

 塔河油田为海相沉积形成的碳酸盐岩油田,地层液具有高矿化度、高Cl^-、高含CO₂、高含H₂S 特点,而注气井注气、焖井及生产过程中,含有溶解氧,使得腐蚀环境更加恶劣.通过分析油田碳酸盐岩油藏注气井地层采出液水、管道生产运行工况以及在注气工艺的调研基础上,应用X 射线衍射(XRD)分析、扫描电镜、能谱分析及点腐蚀影像(VMS)分析等测试分析手段,研究注气井井下及地面管道腐蚀产物及形貌特征,通过在注气井井底油管、井口及采油树内管道及地面生产管道内挂入3 种在用材质的监测挂片,研究注气、焖井及生产过程中不同监测部位的管道的腐蚀速度、形态及规律,研究规律为:从井底、井口到地面管道,随着监测周期加大,腐蚀坑的加深及加大,腐蚀速率增大;由注气过程、焖井过程向生产过程腐蚀程度逐步变大,纵向腐蚀能力增强;注气及生产过程中的35CrMo、P110S 及P110 3 种管道在用材质的耐蚀性变差.通过分析建立了注气、焖井以及生产过程中控制油田注气井井底、井口及地面管道腐蚀特征及规律的机理模型.     

地热热储模型及井内换热器优化设计

建立了地热热储二维分布模型，对地热生产过程中地热热储的压力响应和冷却效应进行了数值模拟，提出了利用地热尾水回灌和井内换热相结合的新型对井系统。该系统采用采水井内换热器和地面套管式换热器，既可节省保温费用，又可减少散热损失。根据井筒传热模型，建立了井内换热器优化设计方法，得出了井内换热器的最佳长度为360m。     

罗家寨高产能气井测试井口压力异常分析

高产能气井测试时井口压力表现异常,开井压力“跳跃下降上升下降”,关井压力“跳跃上升下降”,与井底压力变化规律完全不同。罗家寨高产气井测试分析结果认为井筒的温度效应是影响井口压力的关键因素。通过Hasan & Kabir的非稳态井筒温度模型,计算出非线性井温剖面,修正井筒流体压力计算,并将非线性温度剖面预测方法融合到井筒油藏耦合机制的测试模拟器中,模拟井口压力异常现象,发现高产气井的测压点在相当大的深度范围内均表现出“异常”,认识到利用温度数据校正压力,恢复出正常形态是提高解释分析技术重要途径,为高产气井的测试方案设计与压力校正方法的研究提供工具。     

吉木萨尔页岩油水平井开采实践

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油矿场开发试验表明，纵向上不同地质甜点，平面上同一甜点层的不同区域水平井生产特征差异很大，水平井单井产能及EUR主控因素不清，给油藏开发方案编制、储层改造方式选择和效益评价带来了诸多困难。为此，通过地震、录井、分析化验一体化综合研究，明确了源储高频互层的地质特征，源储配置和保存条件是影响芦草沟组含油性的先天因素；利用特殊测井、微地震监测明确了水平段长度、复杂缝网是影响产能的重要因素；利用室内物模实验，结合油藏生产动态综合分析，初步确定了压裂后水平井合理的排采制度。研究认为，页岩油甜点体具有较强的非均质性，高优质甜点钻遇率和改造缝网复杂程度最大化是提高水平井产能必须追求的目标，合理的排采制度有利于充分发挥水平井的生产能力。     

高压气井井筒附近地层温度分布计算方法

 井筒附近温度的变化对高温高压气井的正常生产存在着明显的影响,塔里木油田高温高压气井的温度变化规律是一个较难解决的问题。为了保证西气东输气源井的正常生产,本文对该问题进行深入研究,建立了一种计算高压气井井筒附近温度的模型,通过有限元计算获得了井筒附近温度的理论曲线;给出了开关井时温度变化的过程,分析了热流密度对高压气井井筒附近温度分布的影响规律。根据气井实际数据计算了产层和非产层外井筒附近温度分布状况并进行了相应的分析,认为产层外井筒附近温度变化比非产层段外井筒附近温度变化幅度小。