摘要：准确预测持液率可为井筒中的流型判断和压降预测提供重要依据,段塞流为稠油井筒中最常见流型,井筒高黏流体将加重气液两相滑脱,导致现有持液率模型应用于高黏流体的预测精度变差。为此,基于多相管流实验平台,在内径为60 mm的测试管段内开展段塞流持液率实验,获取了不同黏度、不同倾角段塞流流型及持液率数据,研究了黏度对持液率和流型转变的影响规律,并结合实验现象和理论推导,提出了倾斜管不同黏度气液两相段塞流持液率新模型。研究结果表明:液相黏度的增加,会增加液相与管壁之间的黏滞力,导致持液率增加;黏度对持液率的影响会改变段塞流与其他流型的转变界限。以Kora液塞区持液率关系式为基础,建立了用混相黏度代替液相黏度的倾斜管气液两相段塞流持液率新模型,并利用实验数据和文献数据进行了验证,证实新模型具有更高的精度。该研究可为预测稠油井井筒压降提供技术支持。

摘要：为提高脉冲注水工具抗冲蚀能力,设计了一套实用可靠的脉冲注水工具。采用内部中空、无转动部件、不易藏垢的结构,应用CFD-DPM方法研究了不同开度和颗粒直径时两相流对导流孔-注水孔的冲蚀特性,分析了导流孔-注水孔的两相流和颗粒分布,明确了壁面的冲蚀分布规律和粒子数随冲蚀率的变化规律。当粒径增大时,沉淀效果显著,导流孔-注水孔内壁都发生了严重的冲蚀;导流孔-注水孔的最大冲蚀值随着颗粒大小的增加而呈指数级下降;粒子数对冲蚀程度起着主导作用。研究结果表明:在小开度的情况下冲蚀程度随着颗粒直径的增加而降低;当开度较大时,冲蚀程度先降低后增加。研究结果可为低渗油藏高效注水开发提供技术支撑。

摘要：深水钻完井过程中,受海水及海底地质条件复杂影响,井筒压力控制精度要求高、控制难度大。高精度、高稳定性的深水井筒多相流动模拟器成为解决井筒压力精细化控制的关键。为解决深水井筒高动态流动系统的预测难题,针对深水井筒多相流动漂移流模型,将对流迎风分裂方法(AUSMV)的通量分裂方法与交错网格技术进行融合,优化了压力—密度解耦的高刚度问题,形成了压力—速度解耦的数值算法,并利用二阶优化守恒律的单调迎风—中心方案(OMUSCL2)空间重构+两步龙格库塔时间重构技术提升了数值算法的精度,最后建立了深水井筒多相流高精度数值求解算法,并验证了数值算法的精度与性能。研究结果表明:(1)与常规AUSMV算法相比,新算法具有较低的数值耗散,间断物理信息捕捉能力强,对井筒内气液两相前缘位置的识别度更高;(2)与注气量10×10^(4)m^(3)/d和15×10^(4)m^(3)/d井喷实验对比,新算法模拟井底压力的平均误差分别为1.79%和1.86%;(3)新算法在井口气体剧烈膨胀、超音速流动模拟方面表现出了良好的稳定性和鲁棒性。结论认为,该新算法不仅提升了常规数值算法的精度,同时可为复杂高动态流动系统的井筒压力调控提供有效的技术支撑,有助于提高我国深水井筒压力控制的理论水平,保障深水油气的有效开发。

摘要：渗吸是页岩油藏压裂开发的重要机理,最大渗吸动用距离是渗吸动用范围评价的直接指标,对页岩油藏开发具有重要意义。为确定页岩油藏最大渗吸动用距离,在表征页岩油藏毛细管力曲线基础上,运用渗流理论、数值计算方法,建立了页岩油藏逆向渗吸最大渗吸动用距离计算方法,通过与室内实验结果进行对比,验证了计算方法的可靠性,同时开展了最大渗吸动用距离影响因素分析。研究表明:随着渗透率增加,最大渗吸动用距离呈线性增加,但达到最大渗吸动用距离所用时间呈指数降低;油水黏度比对最大渗吸动用距离无影响,但原油黏度越大,达到最大渗吸动用距离所需时间越长;当储层渗透率为0.05 mD、接触角为45°、界面张力为50 mN/m时,最大渗吸动用距离为2.2 m,所需时间为170 d,用时较长。该研究可为页岩油藏渗吸动用范围评价提供借鉴。

摘要：为了解决钻井过程中抑制生成的水合物对井筒造成堵塞问题,对天然气水合物生成及评价模拟装置釜内搅拌杆结构及其内部封头进行了重新设计和改进,在此基础上研究了淡水及模拟海水中水合物生成规律,并对比分析了NaCl、MgCl_(2)和Al_(2)(SO_(4))_(3)三种热力学抑制剂对水合物生成的抑制效果。研究结果表明,相比于其他类型的实验装置,具有可视化功能的双反应釜体系,可以同时模拟温度相同时不同液体和压力下水合物生成实验。当热力学抑制剂质量分数为12%时,NaCl产生的离子可以优先与水分子结合,并产生强大的破坏作用,有利于水合物分解,对水合物生成的抑制效果最佳。在温度、初始压力和搅拌速度相同时,改变三种热力学抑制剂的质量分数,分析水合物生成过程中的压降与水合物生成量,1%的MgCl_(2)、10%的Al_(2)(SO_(4))_(3)和20%NaCl对水合物生成的抑制效果最好。研究成果对认识不同基液中水合物生成、热力学抑制剂的抑制规律具有一定借鉴意义,同时为配制更安全的钻井液体系提供思路。

摘要：致密储层水力压裂裂缝发育程度定量表征对致密储层压裂开发优化具有重要意义,关于复杂裂缝发育程度定量表征指标多忽略改造区内裂缝发育情况。提出新的复杂裂缝发育程度定量表征指标,即拟裂缝密度,并以HN油田AP区块为例,分析复杂裂缝发育程度影响因素,且将其运用于指导实际矿场井。研究发现,随着应力差增加,拟裂缝密度先增加后降低。储层渗透率增加,拟裂缝密度降低,且降低趋势由慢变快。在HN油田AP区块所受应力、天然裂缝发育情况下(应力差10 MPa,两组天然裂缝同时发育),当射孔角度为0°、压裂液黏度为0.4 mPa·s时,能够获得最佳的压裂改造效果。将以上参数优选结果运用于指导矿场实际APX直井压裂,APX直井产量递减趋势得到了有效缓解,且在压裂12个月有效期内增油量1900 t。

摘要：为研究气液两相分相流量测量方法,参考已有的双锥式流量计的研究,设计等效直径比为0.75,前后锥角均为45°的双锥式流量计,结合CFD仿真与流体实验进行新型气液两相流量测量模型研究。基于单相流量测量理论,结合压差比、L-M常数以及气相弗洛德数等参数,建立气液两相分相流量测量公式,通过CFD仿真试验对流量测量公式中的未知参数进行标定,并结合流体实验对测量模型进行误差分析,结果显示在多种流形流态下如分层流、段塞流、波浪流等,测量误差均能维持在5%~8%之间,误差较小、测量稳定,本文可为差压式流量计和双锥式流量计研究提供一定的参考。

摘要：连续分层注水是目前提高油藏采收率的重要技术之一,但存在注水能量利用率低、注水波及体积差等问题。提出了一种脉冲注水工艺方法,并设计了配套的螺杆驱动滑套式低频脉冲分层注水工具,该工具采用螺杆驱动,利用滑套轴向的往复运动实现脉冲压力调制,脉冲流体通过滑套和工具壳体上的内外射孔注入储层,对地层产生持续的高幅低频脉动干扰,提高注水效率;同时,运用牛顿运动定律描述滑套运动状态,并用abaqus进行了有限元分析,验证了工具结构的合理性。有限元模拟结果表明:滑套能够适应井下25 MPa注水的工况条件,具备井下工作能力,20~25 MPa动载荷下,滑套的最大Mises应力及最大位移均大于20 MPa工况下,且低于25 MPa,在载荷F=39 MPa时,滑套发生塑性形变。研究结果表明:新型螺杆驱动滑套式低频脉冲分层注水工具解决了脉冲波沿管柱传递过程中对管柱强度要求高、衰减快的问题,有助于在复杂的井身结构下保持较适合的层间压差,可以为分层注水工具的设计提供技术指导。

摘要：在控压钻井过程中,常规钻井节流阀压降梯度大,冲蚀较强,在开关度控制精度为3%~5%时误差大,达不到精细控压工艺要求。针对上述问题,利用CAD和流体仿真软件建立油田常用PFF系列直通式平板节流阀的力学模型,对其在不同开度下的阀芯压降变化进行分析,仿真结果和现场实际记录结果相符。在基于分流减压的优化方案后,对阀板结构进行改进,新型节流阀阀孔设计为盾牌形。优化结果表明:新型直通式平板节流阀在现场常用的开度区间(20%~40%)内压降呈线性变化趋势,相关性可达88%以上。此优化方案大大延长了节流阀的工作寿命。

摘要：随着石油勘探开发力度不断加大,低渗透、超低渗透等非常规油气资源逐渐成为各国油气田的增产主体。超低渗地层使用常规水力压裂技术就会存在造缝程度低、泵注量大、能量利用率低等问题。针对上述问题提出了利用水力脉冲强化压裂的构思,并对水力脉冲压裂所用到的涡轮机构工具进行设计,分析并使用有限元数值模拟软件进行受力分析验证设计可行性以及所需材料强度。数值模拟结果表明:涡轮部件中部更易发生变形与断裂,需要选用材料强度较高的材料保证强度。工具采用涡轮驱动脉冲开关、止回阀防止回流、齿轮副调节脉冲频率,模块化程度高;设备组装便捷、可靠性稳定、耐酸耐高温,地层适应性强,能够满足水力压裂工艺需要。