地面恒流量注水器的研究及试验

为了实现油田注水井定量注水, 研究了恒流量注水器并进行了现场试验。恒流量注水器采用减压节流的“双级水嘴”模型, 对理论模型在工程化应用中遇到的技术难点进行了研究,利用“恒力”弹簧作为注水器水嘴的位置伺服机构, 并以注水井采用的水量控制方式为基础进行了产品开发和试验。试验结果表明, 恒流量注水器在不同压差下能达到注水量基本稳定的目的。     

一种新型定差式恒流量注水堵塞器

针对常规注水堵塞器难以达到油田注水井定量注水要求以及阀门、水嘴寿命短的问题,研制开发了一种新型定差式恒流量注水堵塞器。这种恒流量注水堵塞器通过定差减压与可变节流的共同作用,在注水井的进口压力或地层压力发生变化的情况下可以维持注水量恒定,保证了注水层面配水一次到位,缩短了配水周期。这种恒流量注水堵塞器的阀门及水嘴采用抗冲击、耐磨材料制成,具有寿命长、可更换的特点。打捞部分结构及外形尺寸与通用的配水器相同,可直接用于井下偏心分层注水系统,无须改动系统的其他部件。     

定量注水堵塞器的性能研究

针对常规注水堵塞器难以达到油田注水井定量注水要求的问题 ,研制开发出适合井下分层定量配注的定量注水堵塞器。这种堵塞器与井下偏心配水器配套使用 ,当注水的来液压力或地层的吸水能力改变时 ,通过堵塞器内滑阀和弹簧的作用 ,自动调节出液口的大小 ,使水嘴前后压差基本保持不变 ,起到保持流量稳定的作用。新研制的堵塞器结构简单 ,操作方便的特点 ,使用时只需在地面根据各层段的配注水量要求 ,选定合适尺寸的水嘴 ,一次下井作业即可达到配注要求。室内性能试验和现场试验证明 ,定量注水堵塞器注水量误差均小于 10 % ,可满足分层定量注水的要求     

井筒管流与地层渗流耦合的注水井分层流量调配方法

油田注水井井下分层注水量的调配工作传统上都是通过钢丝绳作业采用"试凑法"反复测调来实现,为解决传统方法存在的问题提出了一种理论方法用于指导注水井分层调配,可以大幅度降低测调工作强度,缩短施工时间,提高配注精度,提高注水井分层测调效率.注水井分层注入涉及到复杂的流体力学计算,整个过程是一个井筒管流、水嘴节流与地层渗流的耦合流动.在井筒采用柏努利方程描述井筒管流,采用Navi-Stocks(简称N-S)方程计算水嘴节流,以均质无限大地层为例计算地层渗流,得出了在不同水嘴尺寸下的各层流量衰减规律,为注水井分层流量调配提供了科学依据.     

恒流定量水嘴特性分析

新型DL205/20型恒流定量水嘴从2004年研制成功以来,先后在华北、塔里木油田、青海、大港、胜利、吉林、大庆与河南等油田应用3000余只。不论注水井地面水量控制或井下分层注水,注水量的定量精度不大于±10%,使用寿命最短为9个月,最长高达3年,平均在15个月以上。     

井下分层注水自动控制装置的研究与应用

水驱是目前油田补充地层能量的常规方式,注水效果直接关乎着油田的产能。在不改变原有封隔器结构的前提下,加入分层注水自动控制装置,采用特殊电机和减速装置逐级控制多套电控配水器,可根据控制指令,分别调控本层位配水器不同流量水嘴的开闭,直到满足层位注水量的要求。该项技术的应用适用于注水井地面反复调配,提高了注水井的科学管理,实现了高效、合理、准确的水驱目的。     

通过解决水嘴堵的问题来提高分层注水井测试成功率

分层注水是解决层间矛盾，实现油田“稳油控水”的有效手段和方法，而分层注水井测试是检验分层注水是否合格的重要手段。针对胜利XLC油田实际生产中造成分层注水井测试成功率低的原因进行了统计分析，发现最主要原因是水嘴堵。从设备、人员、环境、方法筝4方面对造成水嘴堵的原因进行了现场调查，认为管线施工后未进行冲洗、未按操作规范洗井、配水间无过滤器、井简状况差是造成水嘴堵的主要原因，制定了相应的对策措施，经过近1年的实施后，取得了较好的效果，将分层注水井测试成功率由2012年的77％提高到了2013年的88％，既节省了测试费用和时间，又有效地实现了对分层注水井注水合格情况的检测。     

DL205／20型恒流定量水嘴的设计应用

针对油田采用的老式定量水嘴在油田定量注水应用中存在的问题,提出应采用新型L205/20型恒流定量水嘴.介绍了该水嘴的结构与定量原理,并重点从理论上分析了新型DL205/20型恒流定量水嘴的定量特性.并对该水嘴在国内各油田的应用情况及表现出的技术特性进行了总结.     

直捞防堵偏心配水器研制与应用

针对传统的分注井偏心配水器存在的问题,研制开发了一种直捞防堵偏心配水器可有效提高水嘴投捞成功率,防止井下水嘴堵塞,大幅度减少井下水嘴解堵投捞工作量,降低酸化解堵投入,延长注水管柱使用周期,提高注水井分层测试工效,减轻测试工作强度,减少分注井作业,降低油田注水成本。     

非均质油藏分层配注水嘴优选方法研究

研究了非均质油藏注水井分层配注水嘴与各小层分注量、分注压力及各小层物性的关系,对各小层调配前、后注水量变化规律与调配水嘴选配问题进行分析,建立了适合非均质油藏分层配注水嘴优选的方法。将配水嘴优选软件在39口井上推广使用,测试层段配注符合率91.3%,比原来提高了10.5%,平均测调周期81.1 d,比原来延长了23.8 d。对胡状油田分注水井的32个层段配水嘴进行优化计算,并与实际测试情况进行对比分析。分析结果表明,实际注水量是稳定后的平均日注水量,最大误差10%,最小误差2%,平均误差3.31%。     

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏量化注水开发技术

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏进入注水开发阶段中期后，面临着注水效率低、有效期短等一系列问题。为解决这些问题，研究应用了以物质平衡方程为理论基础的量化注水开发技术。从注水时机量化、单井注水参数量化和单元注水参数量化等方面，分析、阐述了量化注水开发技术的理论依据、技术方法和应用效果。研究发现，量化注水技术可很好地将注水开发从定性判断转为定量分析，解决前期开发过程中定性注水带来的问题。该技术已应用142井次，累计增油10.95×104 t，注水有效率高达84.3%。研究表明，量化注水开发技术在塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏开发中效果良好，具有很好的推广应用价值。      

两相渗流阻力法在转注井吸水能力研究中的应用

由于未考虑平面上相态的变化和两相渗流阻力,吸水指数常规计算方法得出的值均为一个定值．与实际生产不符。为了研究注水井吸水指数随注水量的变化规律,在考虑平面上相态变化的基础上,应用两相渗流阻力法,建立了米吸水指数和米累计注水量关系模型。实例应用表明,运用该模型计算的理论米吸水指数与实测值相差不大,且变化趋势一致。在注水初期,井底附近含水饱和度迅速增加,水相相对渗透率迅速上升,因此注水井米吸水指数迅速上升;当米累计注水量达到一定数值后,注入水波及区含水饱和度上升速度减小．水相相对渗透率缓慢上升．导致米吸水指数上升缓慢。该方法为注水井的合理配注提供了理论依据．．     

对低渗透油藏提高单井产能与渗透率表征等技术的新思维

以油藏地质与开发理论为基础,通过矿场实际资料的深入分析,运用超越性思维方法,提出了低渗透油藏提高单井产能的新做法。即采取超前注水达到异常高压油藏,不仅可以提高单井产能,还可以延长油井稳产期及低含水开发期。实施这一做法,将更多的有效开发动用低渗透油藏的地质储量;明确提出了油藏描述中以往对储层渗透率采取的常规线性内插的不足,而应以对数规律内插更为科学这种渗透率表征的新思路,将更科学合理描述储层物性变化;提出了低渗透油藏开发中注水井注入压力可以超过油层的破裂压力的设想,突破了多年制定的适用于中高渗透油藏的注水技术政策,将为低渗透油藏工程设计实施提供理论依据并节省大量的重复建设注水系统的资金。     

声波注水技术在大港油田的应用

介绍了一种用于注水井增注及改善注水效果的新技术-声波注水技术的机理、工艺特点、声波增注器的研制及现场应用情况，证明了该技术的有效性和可推广性。     

自升式分层注水技术研究

针对现有分层注水管柱所用扩张式与压缩式2种封隔器存在的问题及其产生的原因,研究了自升式分层注水技术。该技术由分层管柱和注水管柱2部分组成:分层管柱由封隔器和防砂管(或带孔管)组成,注水管柱下部的配水器插入分层管柱,用密封插入实现层间分隔,上部特别设计了可地面控制的提升器,通过提放注水管柱来实现分层注水或洗井。该技术可显著提高分层注水井的分层合格率,对于海上油田还可提高注水井的安全性。     

重复压裂前诱导应力影响新裂缝转向规律

随着重复压裂技术现场应用的日趋成熟,如何产生不同于原裂缝走向的转向新裂缝成为目前重复压裂技术研究的热点问题。由于新裂缝的扩展方向主要由井周应力分布情况控制,重复压裂前初次裂缝、油井生产以及注水影响等因素产生的诱导应力是影响新裂缝形态的主要因素。应用多物理场耦合软件COMSOL建立了重复压裂井有限元模型,分析了重复压裂裂缝转向的机理和影响因素;建立了注水开发区块模型,研究了注水开发中注入水诱导应力的分布规律,以及注水量、注采井网分布等因素对新裂缝转向的影响。研究结果表明:裂缝转向受储层应力状态、油井生产情况和初次裂缝长等因素影响明显;注水井周边会产生应力集中,且在一定的井距下会影响新裂缝转向规律。此研究可以应用于预测重复压裂效果,优化重复压裂的选井选层,并指导现场重复压裂方案设计。     

波动注入压裂下井筒中不稳定流动的压力特性

为了准确地揭示波动注入水力压裂引起的井筒中不稳定流动的压力行为,考虑流体重力和摩阻的影响,根据膨胀管-弹性流体理论,建立了波动注入水力压裂下垂直井筒中不稳定流动的压力波动数学模型,指出压裂泵组与井筒之间存在波动干涉效应,研究了稳定和不稳定流动下环空压力的变化规律及其影响因素。研究结果表明:波动注入水力压裂作业中,井筒中产生了明显的不稳定流动,这种不稳定流动引起的压力波沿井筒呈现压力衰减现象;井筒中实际环空波动压力的振幅取决于井口处"变频压裂泵"强迫激励的波动压力振幅和波动排量振幅;与稳定注入相比,采用波动注入方式可以增加井底环空压力和降低井口环空最高压裂作业压力;井底环空压力会以脉动压力波的形式在裂缝中传播,不断加剧岩石疲劳损伤断裂,增加岩石微裂缝。研究结果对于更好地研究和应用波动注入水力压裂工艺具有重要的理论价值和现实意义,可为非稳态水力压裂工艺的先导性试验和规模化应用奠定理论基础。     

桥式同心井下恒流分层注水技术

低渗透油藏分层注水合格率受压力波动等因素影响下降快,针对这一问题,设计了井下小体积水嘴自调节机构,将其集成于桥式同心井下恒流分层配水器,以缓解压力波动导致的分层注水量不稳定问题。基于伯努利方程,在理论分析及室内试验的基础上,设计了水嘴自调节机构,以达到井下小流量分层恒流注水目的。室内试验可知,自调节机构可在注入压力0.2～1.5 MPa范围内实现调节。采用水嘴自调节机构形成的桥式同心井下恒流分层注水技术,已在长庆油田低渗透油藏应用40余井次,实现了注入压力上升1.5 MPa以内不需人工干预、自动调节分层注水量至配注合格。长庆油田现场应用表明,桥式同心井下恒流分层注水技术可将6个月后分层注水合格率由常规分层注水的43.4%提高至75.0%,可将测调频次由常规分层注水的4次/年优化为2次/年,并延长分层注井测调周期,单井作业费用降低2.6万元/年。桥式同心井下恒流分层注水技术,为低渗透油藏精细注水开发提供了更高效的分层注水手段。      

微压裂酸化复合解堵技术在渤海某油田的应用

随着渤海油田的开发,注入水与储层水质不配伍,引起井下管柱腐蚀、结垢,造成储层污染、堵塞和注水压力升高等问题。常规酸化手段存在二次沉淀、有效期短等问题,通常需多轮次解堵,导致解堵费用较高。为达到注水井降压增注的目的,借鉴油井压裂增产的原理,提出通过清水微压裂解堵且不加砂的方法在储层附近形成微裂缝,再复合螯合酸化技术,提高酸液波及系数和指进,阻止成垢离子二次沉淀。该技术在渤海某油田注水井现场应用结果显示,该井作业后注水压力显著下降,日注水量及视吸水指数均大幅度提高,生产7个月后日注水量依旧保持平稳,无明显波动,表明微压裂酸化复合解堵技术具有改善储层渗透率、降低注入压力、增加注水量,且作用周期长的特点,具有较好的推广应用前景。     

多组合找漏找窜测井技术在河南油田的应用

针对河南油田开发后期出现的套管漏失、管外窜槽等影响水井有效注水或油井正常生产的井下技术状况复杂问题,在分析单一油水井找漏找窜技术缺陷的基础上,提出了采用提取地层和井况信息多、测量范围大、精度高、工艺环保的井温、流量、示踪剂和氧活化水流等多组合找漏找窜测井技术。实际应用表明,该测井技术可准确评价判断油水井套管漏失或管外窜槽情况,为不正常注水井、采油井有效治理提供了科学依据,并在河南油田稀油油藏中被广泛应用,取得了较好的效果。