单泵同心双管分层注聚工艺的理论分析及应用.pdf

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1、2010年5月西安石油大学学报(自然科学版)Mav2010第25卷第3期Journ~ofXianShiyouUnive~ity(Natur~ScienceEdition)Vo1．25No．3文章编号：1673-064X(2010)03-0041-05单泵同心双管分层注聚工艺的理论分析及应用郑伟林(胜利油田分公司孤东采油厂，山东东营257237)摘要：为了解决当前在疏松砂岩油藏分层注聚工艺中存在的易堵塞、易剪切、难测试等问题，提出了单泵同心双管分层注聚工艺；并组建了其系统动力学模型，其中包括通过室内实验回归得出

2、的聚合物溶液流变性模型、不同剪切速率下的黏度损耗模型，以及通过理论推导得出的流型判别模型、流体流速及剪切速率模型、压力损耗模型及沿井筒的温度分布模型；在此基础上对该系统工作过程中各模型间的耦合关系进行研究，建立了系统模型的数值解法，进而编制应用程序．现场实例应用表明，该工艺技术可有效解决当前疏松砂岩分层注聚工艺所遇问题，且程序计算结果精度较高．关键词：疏松砂岩；分层注聚；单泵同心双管；动力学模型中图分类号：TE357．46文献标识码：A单泵同心双管分层注聚技术是孤东油田针对需要．地层出砂严重、污水质量低的特点

3、而提出的一种以“管柱摩擦控压为主、井口节流阀控压为辅”的新型1单泵同心双管分层注聚工艺原理聚合物分注工艺技术．它可有效解决目前应用较广的间歇分注¨J、扩缩管分注、降压槽分注⋯以及如图1所示，单泵同心双管分层注聚技术的基本工艺原理是：通过插入井内的2根同心双管和密多层滑套分注等工艺技术。。存在的易出砂、易插补偿器等井下工具与2种永久封隔器不同密封形堵塞、易剪切、难测试等问题，目前已在孤东油区取式的组合，形成2条互相独立的注入通道，实现聚合得一定的应用效果．但由于对双管分层注聚工艺过物单泵分层注入的目的．井口由双

4、四通组成．当双层程中聚合物幂律流体在垂直管流和环空流中的压力注入时，由内管注下层、环空注上层为正注(图1损耗与黏度损耗缺少定量描述，因而不能对其进行(a))，由环空注下层、内管注上层为反注(图1管柱组合优化设计，致使该技术效果的稳定性受到(b))．分层分注量由地面控制，层问注入压力差主限制，直接影响其全面推广．本文利用非牛顿流体动要通过调整内外管柱的直径，靠流体在圆管和环空力学基本原理，建立了新型双管聚合物分注工艺系中的流动摩擦力差值来控制，而井口的低剪切控制统中流体动力学耦合模型，研制了计算机软件优化阀只是

5、用来微调压力，从而实现以“管柱摩擦控压程序，分析了聚合物幂律流体在双管注聚体系中垂为主，井口节流阀控压为辅”的控压分层注聚．该技直管流和环空管流过程中的流动特性，为单泵同心术具有工艺简单、测试简单、不易阻塞、高黏度保留双管分层注聚技术的管柱优化设计与配置提供必要率等优点，对易出砂、注入水质差的孤东油区及类似的理论依据．通过在胜利油田孤东采油厂的一个实油区有很好的适用性．际井例的应用表明，该理论模型的计算结果能够满足油田现场单泵同心双管分层注聚工程实际的收稿日期：2010-01—27基金项目：国家科技重大专项“

6、大型油气田及煤层气开发”(编号：2009ZX05009)作者简介：郑伟林(1965一)，男，高级工程师，主要从事油气田开发工程技术研究．E—mail：zhengwl@slof．com一42一西安石油大学学报(自然科学版)内管悬挂器防盗箱流阀(a)正注(b)反注图1单泵同心双管分层注聚工艺原理示意图图2不同质量浓度聚合物溶液的稠度系数2聚合物溶液流变性模型与黏度损耗模型(1)聚合物溶液流变性模型按照中华人民共和国石油天然气行业标准“驱油用丙烯酰胺类聚合物性能测定”(SY／T5862-93)进行实验，_1利用油区

7、污水配置5种质量浓度的聚合物溶液，进行5种温度、5种剪切速率的组合实验．实验表明聚合物溶液为剪切稀释流体，符合幂律图3不同质量浓度聚合物溶液的幂律指数流体模式，满足式=ky．(1)度损失只与时间有关，因此据油区实际情况，设计了式中：为表观黏度，mPa·；Ji}为非牛顿流体稠度系9组初始黏度的聚合物溶液，每种溶液经历6种剪切数；为剪切速率，s～；n为幂律指数．速率，在1h内以3min为间隔测黏度变化，然后回用数学回归方法对上述公式得出的实验数据进归得出不同黏度溶液在不同剪切速率下的黏度计算行回归，得到不同质量浓

8、度和温度组合下的稠度系公式数和幂律指数(如图2、图3所示)．=／Xot～，(2)聚合物溶液在垂直流动中的流速、剪切速率、水式中：和分别为溶液实时黏度和初始黏度，力压降计算中，当确定了聚合物溶液的质量浓度及mPa·s；t为溶液受剪切时间，min；为实验回归系溶液温度后，可据图2、图3进行双向插值运算得出数，一组初始黏度和剪切速率的组合对应一定系数该溶液的幂率指数和稠度系数．值．表1即为9种初始黏度与6