基于应变的热采井套管设计方法

提出基于应变的热采井套管设计方法,确定基于应变的设计准则,通过建立三维弹塑性有限元模型,模拟分析热采井多轮次生产过程中应力和应变变化规律,并以胜利油田A井为例进行实例设计。结果表明,该设计方法密切结合热采井"注-焖-采"生产过程,可考虑多轮次循环温度载荷对套管的损伤程度,通过计算多轮次生产条件下套管上的累积塑性应变,依据热采井生产轮次要求及应变准则,科学灵活地设计套管,可以为热采井套管柱设计提供新思路。     

海上稠油热采井防砂筛管设计新方法

海上稠油热采井主要采用裸眼优质筛管简易防砂和管外砾石充填防砂两种完井方式。然而在注蒸汽驱油过程中,蒸汽对筛管产生很大的热应力,该应力可能使筛管产生弯曲变形或者断裂,导致热采井防砂失败或者油井停产报废。因此,基于线弹性热－固耦合理论,利用大型商业有限元软件建立了热采井防砂筛管热应力耦合的瞬态分析模型。对不同工况下防砂筛管的稳定性进行了模拟。     

射孔参数对热采井套管抗热应力能力影响分析

热力采油使得套管承受较高水平的热应力,增加套管损坏风险,从而降低套管使用寿命。针对射孔参数对热采井射孔套管抗热应力能力的影响规律研究较少。利用有限元软件建立三维套管模型,结合基于应变的设计方法评价热采井射孔套管的抗热应力能力。结果表明,在安全内外压作用下,射孔排包含射孔数目较多且射孔直径较小的射孔参数可增强射孔套管的抗热应力能力;多轮次蒸汽吞吐过程对套管受热变形具有累加效应,保证强度安全前提下选择使得射孔排包含射孔数目较多的射孔参数组合可使得套管满足热应力安全性。研究结果从射孔参数对套管抗热应力能力的影响角度出发,为热采井实际射孔参数方案优选提供了参考。     

优质热采井用石油套管的研制

根据热采井套管损坏的机理，研制了一种适合于注蒸汽开采稠油的优质套管——WSP-105H．介绍了该套管的设计思想：研制耐热钢种，提高套管材料本身的抗高温性能；研制适合于热采井套管的螺纹结构，有效地释放高温产生的热应力．在此基础上，阐述了该套管的研制过程．最后通过有限元模拟的方法，研究了这种套管在热采工况下的适用性。并通过全尺寸模拟试验进行了验证．结果表明，该套管适合于热采井．     

热处理对稠油热采井专用套管HS110H的组织和性能的影响

对稠油热采井专用套管HS110H采用不同温度的亚温淬火及回火的热处理工艺,并对热处理后的试样进行冲击试验,结合试验数据和显微组织图片,分析影响热采井套管性能的因素及显微组织的变化,为提高钢的性能和寿命提供了理论依据。     

考虑热损失非牛顿稠油热采不稳定试井分析

针对蒸汽未波及区的油层没有得到有效改善这一问题,通过采用内区考虑热损失,外区考虑为非牛顿幂律流体复合模型分析,求得了无限地层情况下的拉氏空间解。通过数值反演方法作出了相应的样版曲线,并且对样版曲线作了相应的敏感性分析。新的样版曲线在非牛顿流的影响下有别于常规复合油藏,外区径向流段不再呈现一般的水平直线段,在交界处由于冷凝系数的影响,压力导数出现明显的下掉现象,冷凝系数越大,下掉越严重。为稠油开发油藏压力动态分析提供了一种新的模型。     

考虑热损失稠油热采双孔介质不稳定试井分析

注蒸汽吞吐热采技术已经成为开发稠油油藏最为有效的方法,但是蒸汽波及范围外的油层没有得到有效的改善,因而油藏流体物性可以分为两个区。针对双孔介质中的稠油油藏蒸汽吞吐热采井蒸汽波及区和未波及区流体的流动性质的差别,提出了试井问题所必须采用的径向流体复合模型,模型中考虑了蒸汽在上下盖层的热损失问题。建立了内区考虑热损失的径向流体复合模型,求得了无限大地层情况下的拉氏空间解,并通过数值反演方法作出了相应的样板曲线,并且对样板曲线作了相应的敏感性分析,为稠油开发油藏压力动态分析提供了一种新的模型。     

应用有限元分析法分析热采井套管柱应力

以套管-水泥环-地层为研究对象,在理想状况下,受均匀内压、均匀地应力、温度载荷等共同作用时的承载特性进行分析。采用PLANE183平面应变单元,对套管-水泥环-地层进行单元离散,建立套管柱有限元力学模型。推导并建立了位移函数、形函数的计算方程。通过算例说明模型和计算方法的可行性。     

固井规划系统目的分析及套管柱优化设计模型

根据系统工程的理论对固井工程规划系统结构进行了分析，建立了固井规划系统的目的分析程序，该程序是将固井规划过程定义为一个完整的系统，它具有一般系统的整体性，相关性，目的性和对环境的适应性等属性，该系统其功能可分解成５个子系统，对每个子系统可以建立计算模型，文中以套管柱优化设计为例讨论了子系统的建模过程。     

稠油热采井固井技术的研究进展

综述了热采井固井水泥浆体系和预应力固井工具的国内外研究最新进展。重点介绍了普通波特兰高温水泥、高铝水泥和特种磷酸盐水泥等耐高温水泥,以及高强低密度水泥、泡沫水泥等高性能低密度水泥浆;并介绍地锚、热应力补偿器这两个主要预应力固井工具的应用现状。     

稠油热采注蒸汽管网枝状布置优化设计

采用最优化方法设计管网可以最大程度地提高管网的总体经济效益。为了在管网设计中较好地体现注汽井分布不规则的情况,提出了一种稠油热采注蒸汽干管拐弯的枝状网布置形式和优化设计方法。该种管网布置方式是将每个方向伸出的干管分成两段,中间拐弯,能够较好地体现注汽井分布的不规则性。以初投资的年摊还额和运行费用为优化设计目标函数,把管线管径、保温层厚度、注汽站位置和干管走向与长度等设计变量纳于一体,同步设计,得到了总体最优的设计管网,并开发了优化设计软件。根据某油田的实际井位分布情况,运用该软件进行了设计。在相同的经济参数下,优化设计结果同实际管网的对比表明,优化管网大大降低了干管的长度和年运行费用,提高了管网的总体经济效益。     

稠油热采井注汽MDOD优化设计

为解决稠油油田开发初期注汽工艺设计问题,在满足油层注汽效果条件下,以注汽投资费用最低为目标函数,建立了稠油热采中井筒注汽优化模型,并用混合离散变量优化设计方法(MDOD算法)进行了求解.对蒸汽吞吐和蒸汽驱两种井筒注汽工艺进行了实例计算,结果表明:运用MDOD方法进行优化设计,可以节省大量的初始投资并降低运行成本,有利于节约能源,提高经济效益.     

稠油热采水平井温度测试及注汽剖面分析

水平井配汽是解决非均质稠油水平井注汽中各段动用不均现象的常用办法,但缺乏有效的监控分析手段。采用连续钢铠电缆测温技术进行稠油水平井吸汽剖面测试分析。通过建立稠油水平井段蒸汽流动与换热数理模型,利用Fluent软件模拟湿蒸汽在水平井段分流的过程,得到湿蒸汽流经筛管分流时温度、压力出现陡降的变化规律。结果表明:蒸汽在水平段流经筛管分流进入地层时,流体温度、压力下降幅度与筛管分流量呈正比关系;实现了将在线测试温度作为吸汽剖面的评价分析因素,增加了解释模型的准确性。     

稠油热采出砂机制试验研究

稠油生产出砂是油气田开发中制约产能的重要因素,高温蒸汽冲刷、沥青质的热解和水岩反应溶解是稠油热采出砂的主要原因。针对稠油开采出砂问题,分析稠油区块的出砂机制,并试验研究稠油热采注蒸汽对岩心渗透率的影响和稠油热采的出砂机制。结果表明:随着注入蒸汽量的增加,岩心的渗透率都会先下降后上升,开采时需要适当控制蒸汽流速以恢复最终渗透率到原有的80%左右;高流速下流体的流动冲刷导致地层的拉伸破坏而产生微粒的运移,破坏了骨架砂;高温导致岩石的胶结强度下降,砂粒疏松;高黏度的原油在流动中阻力大,流动所需的压力梯度大,对砂粒的摩擦携带作用也大;岩心初始渗透率低导致驱替压差大,对岩心产生剪切破坏。     

一种稠油热采节能方法的理论分析与实践

为提高稠油采集电加热效率,该文着重分析稠油井的垂直温度分布模型和特种加热电缆的电路模型.结合这两种模型和现场数据,提出并证明了提高电源频率可以显著提高电加热效率.在理论分析基础上研制出用于稠油采集的高效电加热设备,在辽河油田实施工业应用.现场测试数据与理论分析相吻合.多次测试证明与现有同类产品相比,该设备取得了相当可观的节能效果.     

稠油油藏不同热采开发方式经济技术界限

结合数值模拟和动态经济评价,建立稠油油藏热采开发经济技术界限研究方法.以乐安油田南区为原型确定稠油油藏直井蒸汽吞吐、直井吞吐加密、水平井蒸汽吞吐以及直井蒸汽驱等不同热采开发方式下的有效厚度、原油黏度及油价边界值等经济技术界限,并制作实用图版.结果表明:水平井吞吐对油藏有效厚度和原油黏度的适应范围最广;直井蒸汽驱具有最高的采收率,有效厚度界限也比直井吞吐加密小很多.不同热采开发方式的经济技术界限对比结果有助于选择最佳的热采开发方式对稠油油藏进行经济合理的开发.     

水平井热力采油的数学模型

为了更好地利用水平井技术开采稠油，利用热工水力学方法建立了水平井的数学模型，并将其与三维油藏热采数学模型相耦和，研制出了水平井热力采油的数学模型。实际油藏的计算结果表明，该模型与一般的等压线源模型相比，能更真实地反映水平井的动态特性，并能对水平井井长、吞吐周期、射孔位置等进行优选，为利用水平井技术开采稠油提供更可靠的理论依据。     

油气井套管侧向屈曲分析与井下加强工具探讨

针对油气井套管挤毁的研究多局限于强度分析,忽视了套管侧向稳定性问题。除小直径或特厚壁的套管外,常用套管的失效形式应属于失稳损坏。基于外压作用下套管侧向屈曲机制,分别采用API标准和圆筒屈曲分析的方法,计算套管侧向屈曲的临界压力。另外,对减小套管计算长度的井下加强工具进行探讨和设计。结果表明:套管纵向长度对侧向屈曲的临界压力具有重要影响;若把套管的计算长度减小到某一范围,可有效地提高套管的抗失稳能力。结果为提高套管抗失稳能力提供了一种新途径,可作为完井后高挤毁风险套管的加强补救措施。