塔河油田超深井井筒掺稀降粘技术研究

基于热量传递原理和两相流动理论,建立了井筒掺稀油降粘工艺中产液沿井筒流动与传热的热力学模型。计算了产液沿井筒的温度分布和压力分布,同时进行了不同掺稀条件下降粘的室内实验。运用该模型结合实验结果对塔河油田稠油井掺稀降粘效果进行了计算,分析了不同工艺参数对掺稀降粘效果的影响。结果表明,井筒掺稀油降粘工艺适合于含水率低于20%的油井,开式掺稀油反循环比开式掺稀油正循环生产更有利于提高降粘效果,塔河油田井筒掺稀降粘合理的掺稀比率为1:2至1:1。     

塔河油田稠油井井筒降粘工艺

塔河油田稠油埋藏深、粘度大,原油凝固点、拐点温度高,导致井筒降粘难度很大,井筒举升困难。此文根据各种降粘技术的特征,进一步结合现场测试,分析了油管保温及电加热工艺参数对降粘效果的影响,最终在粘度相对较低的油井选择了保温油管降粘工艺,而对粘度较高的油井选择了油管加热降粘工艺。     

井筒电加热技术温度分布模拟研究

基于热量传递原理和多相流动理论,建立了电加热降粘工艺下产液沿井筒流动与传热的热力学模型,计算了产出流体沿井筒的温度分布,并利用现场实测数据,验证了模型的准确性。利用该模型,模拟计算了不同加热深度、功率以及加热位置下产出液的温度分布,分析了各参数对电加热井流体温度分布的影响,提出了基于温度分布模拟下选择电加热参数的方法。     

稠油井简化学降粘的室内研究及现场应用

针对塔河油田奥陶系稠油油藏特征，解决原油进入井筒后，由于井筒热损失造成原油粘度增大流动困难问题，在室内开展了塔河油田稠油井筒降粘实验，研制出适合塔河油田使用的稠油降粘剂。通过现场5井次的井筒降粘试验，都取得了较好效果。     

高凝高粘原油井简粘度计算模型

大港油田高凝高粘原油在不同含水、不同温度下的粘度测试结果表明，在不同含水条件下，随温度的升高，高凝高粘原油的粘度都有不同程度的降低，表现出了很明显的粘温特性；在同一温度下，原油的粘度随着含水率的变化是一个先增加后减小的过程，峰值含水区间为20％～40％；对实测原油粘度数据进行回归得到粘度计算经验模型。根据幂律流体流动规律分别建立了有杆抽油井上冲程和下冲程过程中井筒和杆管环形管道内流体流动的速度场模型和相对应的流体粘度计算模型。计算结果显示，所建立的井筒粘度计算模型与实测结果误差较小，大大优于常规油井井筒粘度计算模型，能够满足工程需要。     

塔河油田井筒降粘技术分析与评价

针对塔河油田油层埋藏深、原油粘度及性质差异大的特点,分析了常用稠油降粘井筒举升工艺(包括电伴热井筒举升工艺和掺稀油降粘采油工艺)的适应性,并对现场应用效果进行了评价,结果表明,对于供液能力较足、自喷能力较强、原油含水较低、原油温度敏感性较好、原油粘度(50℃)小于20 000 mPa·s的稠油井,可采用电伴热井筒举升工艺;对于粘度20 000～100 000 mPa·s的稠油井,可采用掺稀降粘采油工艺.     

塔河油田井简降粘技术分析与评价

针对塔河油田油层埋藏深、原油粘度及性质差异大的特点,分析了常用稠油降粘井筒举升工艺(包括电伴热井筒举升工艺和掺稀油降粘采油工艺)的适应性,并对现场应用效果进行了评价,结果表明,对于供液能力较足、自喷能力较强、原油含水较低、原油温度敏感性较好、原油粘度(50℃)小于20 000 mPa.s的稠油井,可采用电伴热井筒举升工艺;对于粘度20 000-100 000 mPa.s的稠油井,可采用掺稀降粘采油工艺。     

高凝高粘原油井筒粘度计算模型

大港油田高凝高粘原油在不同含水、不同温度下的粘度测试结果表明,在不同含水条件下,随温度的升高,高凝高粘原油的粘度都有不同程度的降低,表现出了很明显的粘温特性;在同一温度下,原油的粘度随着含水率的变化是一个先增加后减小的过程,峰值含水区间为20%～40%;对实测原油粘度数据进行回归得到粘度计算经验模型。根据幂律流体流动规律分别建立了有杆抽油井上冲程和下冲程过程中井筒和杆管环形管道内流体流动的速度场模型和相对应的流体粘度计算模型。计算结果显示,所建立的井筒粘度计算模型与实测结果误差较小,大大优于常规油井井筒粘度计算模型,能够满足工程需要。     

环空掺稀降黏工艺井筒温度计算模型

准确预测掺稀降黏工艺过程中井筒内流体的温度分布,能优化工艺、节约资源、提高生产效率。从掺稀降黏工艺流程出发将井筒温度场分为相互衔接的两部分,并建立了与之对应的温度场计算模型。温度计算准确的关键取决于总传热系数的精确计算,将传热过程分为稳态传热和瞬态传热两部分进行总传热系数计算;针对稠油流动特性,考虑了强迫对流换热的影响,并根据相应公式计算判断对流流型后加入对应的强迫对流热阻项,推导出总传热系数计算公式。应用该模型对塔河油田A井井筒温度进行计算,计算结果与实测结果吻合较好,证明了所建模型的准确性。该研究对掺稀降黏工艺现场施工有指导意义。     

CO2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。     

Heating of heavy oil by circulating hot water in closed double casing in ultra-deep wells

In heavy oil production,the loss of energy to ambient surroundings decreases the temperature of the heavy oil flowing upwards in a vertical wellbore,which increases the oil viscosity and the oil may not flow normally in the wellbore.Therefore,it is necessary to lower the heavy oil viscosity by heating methods to allow it to be lifted easily.Heating of heavy oil in an oil well is achieved by circulating hot water in annuli in the well(tubing-casing annulus,casing-casing annulus).In this paper,based on heat transfer principles and fluid flow theory,a model is developed for produced fluids and hot water flowing in a vertical wellbore.The temperature and pressure of produced fluids and hot water in the wellbore are calculated and the effect of hot water on heavy oil temperature is analyzed.Calculated results show that the hot water circulating in the annuli may effectively heat the heavy oil in the tubing,so as to significantly reduce both oil viscosity and resistance to oil flow.     

孤岛油田稠油井筒举升降黏工艺选择

孤岛油田稠油井因稠油黏度大而能耗高,采用井筒降黏工艺可以提高采收效率。为了对不同产液量稠油井的井筒降黏工艺选择提供指导,基于传热学和井筒举升理论,采用Hansn模型和Beggs-Brill方法建立了稠油井筒温度场数学模型,对井筒温度场及井筒内原油黏度进行了分析,并在此基础上改进得到双空心杆伴热工艺和泵下掺注活性水工艺的理论模型。分析结果表明:建立的井筒举升数学模型能够较为准确地描述井筒温度场分布;小流量泵下掺注活性水工艺更适合低液量稠油油井的生产,该方法在孤岛油田稠油区块具有较高的推广应用价值。所得结果可为孤岛油田稠油举升工艺选择提供理论依据。     

热洗井空心抽油杆下入深度的计算模型

空心抽油杆应用于油井热洗工艺,可有效解决高含蜡油井定期清蜡问题,克服了常规热洗对油层的污染和产量恢复期长的弊端。但是,通常在确定它的下入深度时只考虑了原油的析蜡点,而忽视了井筒温度场和井下单流阀开启压力的影响。以井筒长度微元为单位,依据井筒能量平衡方程建立了井筒流动与传热数学模型,计算出热洗溶蜡拐点温度,确定空心抽油杆下入深度。然后,考虑热洗泵车施加的开启压力,进行了空心抽油杆的轴向应力校核。现场50余口油井应用表明,建立的模型可靠性高,平均节省空心抽油杆120 m,且抽油机正常运行最大载荷平均下降18.35%,既满足了油井清蜡需要,又节省了油井开发成本。     

高凝原油井筒温度场影响因素研究

高凝原油由于含蜡量高、凝固点高,井筒结蜡严重,开采效果差。根据传热学基本原理,建立了高凝原油井筒温度场数学模型,并选取了潍北油田的4口生产井,对影响井筒温度场的因素进行了分析。结果表明,油井产液量、体积含水率、油管导热系数和电热杆加热功率对井筒温度影响较大,生产时间对井筒温度的影响较小;油井产液量、油管导热热阻和电热杆加热功率的增加对改善井筒结蜡状况有利,而体积含水率(乳化水)的增加对井筒结蜡具有恶化作用,井筒电热杆加热存在最优的加热参数;采取增产(如提液、压裂、注水等)、原油破乳、保温油管以及井筒电热杆加热等措施,可有效改善高凝原油的流动性,实现高凝原油的正常举升。      

非均质油藏水平井分段变密度射孔优化模型

基于油藏数值模拟技术,耦合油藏渗流、井壁流体入流、井筒流体管流,建立三维三相水平井分段变密度射孔优化设计模型。分析了水平井跟(趾)端与中部渗流差异、避射段、渗透率非均质、油层厚度非均质、孔隙度非均质、井筒压降、最大射孔密度、射孔优化原则等8个因素对水平井分段变密度射孔孔密与入流剖面的影响及流体黏度、套管直径、管壁粗糙度对井筒压降的影响。结果表明,跟(趾)端与中部渗流差异、避射段、渗透率非均质性、油层厚度非均质性对分段变密度射孔有显著影响;考虑与不考虑水平井跟(趾)端与中部渗流差异可能会得出相反的孔密优化结果;避射段的存在会影响流体入流剖面;国内陆上大多数水平井分段变密度射孔不必考虑井筒压降的影响。塔河油田AT9-7H井预测与实际生产指标对比表明,该模型具有较高的精度。     

油套环空放空防止气井井筒生成水合物技术

基于气液两相流沿气井油管上升流动过程中质量和动量守恒及井筒传热机理,建立了压力和温度梯度耦合模型,并采用四阶龙格 库塔法数值求解。该模型中考虑了流体的焦耳 汤姆逊效应及环空介质和地层热物性沿井深的变化,分析了大牛地低渗低产D2-56气井环空介质换热系数和井筒总传热系数与套压的关系。计算结果表明：若井下安装封隔器,并将油套环空放空,可显著降低井筒总传热能力和油管内流体的热损失,提高油管内流体温度,可防止水合物在油管中生成。对于产量较高的气井,降低油套环空压力对防止水合物生成更具有实用性。     

稠油热采闭式热流体循环井筒温度场分析

针对"两高"油田原油流动性差的特点以及闭式热流体循环降粘工艺的复杂性,建立了3种闭式热流体循环井筒传热模型及其边界条件,并采用Matlab编写了相应的模型求解程序。通过对现场具体井眼进行模拟计算,对比分析了3种闭式热流体循环效果,给出了最优热流体循环方案。计算了循环流量、循环介质和管柱材料物性参数等对井筒加热效果的影响。计算结果表明,两侧加热方案最好,随着循环流量的增加井筒温度不断升高,导热油作为循环热载体较好,导热性能差的管柱材料能够提高循环加热段产液流动的平均温度。     

热管改善油井井筒流体温度分布的理论研究

为了寻求经济节能的改善热敏感性原油井筒流动特性的工艺技术,基于两相闭式热虹吸管工作原理,提出了利用热管改善井筒流体温度分布剖面的方法.结合井筒传热模型及耦合热管传热理论建立了热管井井筒温度分布计算理论模型,利用该模型分析论证了热管改善井筒流体温度分布的原理及技术可行性.现场试验及理论研究结果表明:在不消耗额外能量的前提下,利用热管可以实现利用深部流体自身部分能量提高井筒上部流体的温度,进而改善井筒温度分布剖面.     

多相流全瞬态温度压力场耦合模型求解及分析

为准确掌握高温高压条件下环空多相流的流动特性,基于井筒多相流、传热学理论,充分考虑循环流体物性参数随温度压力的变化,建立了适用于深井、超深井的井筒多相流全瞬态温度压力场耦合模型,并提出了迭代求解算法,以塔里木油田某深井为例分析了井筒瞬态温度、压力耦合变化规律.结果表明:循环8 h后井底钻井液的密度由1 360 kg/m3升至1 460 kg/m3,塑性黏度由8.6 mPa·s升至13.8 mPa·s;开始循环时井底压力迅速降低,循环0.2 h时降至最低,然后逐渐升高,最后趋于稳定;井底钻井液的密度和塑性黏度随循环时间增长而增大;气侵量对井底压力的影响最大,钻井液地面密度、排量、井口回压次之,钻井液地面塑性黏度的影响最小.分析结果可为深井、超深井水力参数设计提供理论指导.