热采井口装置在稠油热采中的应用

稠油亦称重质原油或高粘度原油,在油田的开采过程中,稠油具有特殊的高粘度和高凝固点特性,在开发和应用的很多方面都会遇到一些技术难题,针对稠油粘度大等特征和各油藏的构造可采取不同的采油工艺。稠油油藏热采技术主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、SAGD以及与稠油热采配套的其他工艺技术等,本文针对稠油热采中热采井口装置的应用进行分析和探讨。     

金属密封在井口装置中的应用

随着石油和天然气工业的发展,高压、高含硫油气田相继得到开采的同时,对井口装置的要求也越来越高。在恶劣的工况,尤其是高压力,高腐蚀,工作温度温差较大的工况下如何保证在油气开采过程中井口装置的可靠性、安全性是近年讨论的热点。金属材料有着优良的耐腐蚀性,耐高压和耐高低温性能,如果应用到井口装置的密封将很好的解决这个问题。为此,对金属密封在井口装置中的应用①进行了分析和探讨。     

我国井口装置的现状及可靠性研究的必要

本文详细地描述了我国采气(油)井口装置的发展历史及其存在的问题,阐述了可靠性工程的概念及其应用,提出了开展采气井口装置可靠性研究的必要性。     

一种石油热采密封技术的研究

采用3级(导套、浮动密封环组、盘根)组合密封结构设计方法，实现石油热采密封系统的密封要求．利用层流间隙密封与轴向端面密封理论，确定出系统的密封间隙．采用接触与非接触结构混合密封方式并配合所选择的密封材料的自润滑性质，解决并实现系统的润滑要求．通过试验研究得到所希望的密封效果.     

具有循环管线的中低压油井专用井口装置开发

阐述了国内外中低压油井专用井口装置领域的研究现状，设计出了具有循环管线的高效、全寿命中低压油井专用井口装置。为国内中低压油井适用井口装置的研究提供了参考。     

井下作业中抽油机井口密封装置的研究

在油田井下作业中，影响抽油机井口密封装置的因素主要有两个：一是盘根盒扶正装置不合理，二是盘根盒压盖更换过程中损伤光杆严重。盘根盒是一种抽油机井口光杆密封装置，在油井的正常生产过程中，起到了密封油管和光杆环形空间的作用。随着油田的发展，抽油井光杆偏磨现象日益增多，以至于造成了光杆的受伤腐蚀，加快了盘根的磨损，从而导致了油井跑油等不良现象的发生，给生产带来了很大损失。针对这个问题，本文通过分析并确认影响抽油机井口密封装置的密封效果的主要因素，设计出了具有扶正、减少损伤功能的新型盘根盒铜质扶正块及其压盖，介绍了新型节能光杆密封器的应用，实际证明这两种装置的应用确实提高了生产效率，大大节省了生产成本。     

井口装置PFFA35/65-C88闸阀的有限元分析

通过对井口装置PFFA35/65-C88闸阀的有限元数值计算分析,获得了闸阀各部位的应力分布规律,找出了闸阀的危险部位,为PFFA35/65-C88闸阀的合理设计提供了理论依据和改进意见。     

基于Pro/E的井口装置参数化设计

在产品设计中,参数化设计方法与传统的设计方法相比具有高效性、实用性的优点。常规井口装置结构比较固定,针对这一特点,利用Pro/E软件强大的参数化功能建立了井口装置的零件参数化库,使其中的零部件结构都能进行参数化修改。并通过具体实例介绍了构建零部件参数化零件库的方法,该参数化方法操作简单,使用方便,能有效地提高设计效率。     

电阻热采物理模型研究

研制了一套二维电阻热采物理模拟系统． 该系统包括五个组成部分：模型主体、注入系统、采出系统、抽真空系统和温度测量系统．其模型主体的体积为４００ ×４００ ×３６ｍ ｍ ． 在模型底部开有若干个温度测量孔,通过测量孔将测温热电偶放置在模拟油藏中． 电热油藏的物理模拟过程中的温度测量采用自行研制的温度场数据采集系统,实现了在线监测． 可利用该系统研究电场提高原油采收效率的方法及其影响因素,更适合于电热油藏的机理性研究．     

井口装置用模锻件的工艺要求与力学性能

井口装置用模锻件的材料力学性能非常重要,一旦因零件力学性能失效造成安全事故,其后果往往是相当严重的,不仅会对环境造成影响,甚至还会给人的生命及经济财产带来巨大损失。因此保证井口装置中关键零部件材料力学性能是非常必要的。本文通过举例API 20C标准对模锻件的要求,从工艺要求方面阐述如何从原材料、锻造以及热处理三方面保证井口装置用模锻件的力学性能,以及如何验证其力学性能是否满足要求。     

偏心井口转换装置设计及应用

按照中国石油天然气总公司井控规定及青海油田井控实施细则的要求,在井下作业起下管柱过程中井口必须安装合格的井控装备。由于油田作业区普遍采用的是偏心井口装置,在井下作业过程中无法安装防喷器,就会影响井控的安全。解决好此问题,既要顺利起下管柱,又要保证迅速有效的控制井喷的发生。根据偏心井口装置和防喷器的特点及井下作业现场的实际情况,研制出了偏心井口转换装置。     

热采井筒应力的数值模拟分析

将注汽热采井井筒温度场传输到井筒应力模型中,用有限元软件ANSYS进行了计算。计算结果表明,使用常温套管弹性模量对套管极限温度载荷进行计算,所得极限温度比实际极限温度要低,因此能提高设计结果的安全性。增大水泥高温热膨胀系数有利于保护套管和水泥环。     

稠油热采模拟的并行计算软件

中国急需数十万节点的大型稠油热采数值模拟并行软件。该文分析了热采模拟的机理,运用有交叠的区域分解法(DDM),形成了系统的稠油热采整体模拟软件NUMSIP的并行化方案,解决了并行计算中数据通讯和时间控制的问题,为并行计算前后数据提供了处理工具。数值试验和辽河油田实例(包括228口井,23万个节点,分为8个并行区)的计算获得满意的数据拟合和预测结果,98%的井的拟合误差小于10%。并行软件在多种大型并行机上运行稳定,并且实现了加速比大于1的良好效果。     

采气井口气密封检测研究

采气井口是油气田开发的关键设备,现对其进行气密封性能检测,检验和控制质量,直接关系到安全环保和油气田资源保护。对采气井口水压密封检测和气密封性能检测进行总结,并结合超高压气密封检测装置研制情况,重点对如何建立高压气密封检测装置,如何进行水压密封检测和高压气密检测,以及提高采气井口气密封性能问题进行了探讨。     

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.     

海洋井口采油树装置检测及风险评估方法研究

为了掌握在役海洋井口采油树装置的运行状态和完好性,保证海洋井口采油树装置的本质安全和可靠运行,开展了海洋井口采油树装置检测及风险评估方法的研究。成功移植了声发射、磁记忆、超声相控阵等检测技术,明确了海洋井口采油树装置风险评估标准体系建立的必要性。     

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。     

热采高温井全金属螺杆泵举升技术

为克服传统橡胶定子螺杆泵应用于热采高温井的局限性,全金属螺杆泵举升技术应运而生。为深入认识这一新型举升技术,基于间隙配合方式的基本结构分析了全金属螺杆泵的工作原理及技术特点,开展了全金属螺杆泵工作特性室内实验研究。实验结果表明,全金属螺杆泵具有较好的抽稠能力、高转速适应性及高扬程举升能力。该泵更适用于但不仅限于较高粘度介质的举升情况,低粘介质举升过程中可将合理提高转速作为保证举升能力的有效途径,热采高温井实际生产过程中需根据油井生产动态进行转速的实时调整。全金属螺杆泵举升技术满足注采一体化配套工艺要求,现场应用效果显著,具有广阔的发展前景。     

稠油热采高效供水系统改进与应用

渤海稠油储量丰富,主要采用多元热流体吞吐方式开采。多元热流体发生器对供水水质有苛刻要求,其前端水处理设备采用反渗透(reverse osmosis,RO)膜分离技术,要求入口水温5～40℃,而海上平台地热水温度一般超过80℃。为保障水处理系统安全平稳高效运行,需要降低地热水温度。为此,开展了高效供水系统改进,在地热水井与水处理设备之间设计两级板式换热器。其中,1号板式换热器热交换介质为地热水(热介质)与渗透水(冷介质),2号板式换热器热交换介质为地热水(热介质)与海水(冷介质)。经过两级板式换热器后,水处理设备入口水温降至约25℃,热流体发生器入口水温升高30～35℃。自2010年起,该系统已在NB35-2油田多元热流体热采吞吐作业中累计应用25井次,累计处理地热水约2×10~5t,水处理设备安全平稳运行、制水效率高。以单井节省燃料消耗成本11. 88万元计算,高效供水系统投入使用后已累计节省燃料成本297万元、节省电能1. 8×10~5kW·h。