低压地层水平井冲砂技术研究

论文摘要

当油井进入生产后期后,许多疏松砂岩油藏出砂现象非常普遍,这时候需要对油井进行冲砂作业。冲砂是通过循环流体将油层中砂粒带到地面的方法。然而,地层压力过低,可能导致无法建立正常的冲砂液循环,冲砂液大量漏入地层。更为严重的是,井底砂粒可能随冲砂液重新返入油层,并对油层造成伤害。为了解决这一问题,需要研究一种新的针对低压地层冲砂的技术。本文针对低压地层水平井冲砂的难点,研究应用砂粒在直井和水平井的运动规律,理论分析低压地层水平井冲砂技术的原理。采用双管技术,应用喷射泵的原理,通过减轻冲砂工作液对低压地层的压力,避免漏失。高压动力液由双管环空注入,在井底液流分为两路,一部分继续往下,冲击砂粒,另一部分作为喷射泵的动力液,减小井底压力,造成真空效应。在压力差的作用下,井底混砂液被喷射泵动力液吸入内管,液流加压后举升到地面。通过研究砂粒在流体中的沉降规律,考虑了颗粒不规则性、颗粒浓度以及管壁因素对砂粒沉降速度的影响,并得到砂粒沉降速度与携砂液临界速度的关系式,为冲砂作业提供理论指导。针对低压井冲砂难点,采用双管环空供液、中心管喷射携砂排液的冲砂管柱形式完成冲砂作业。通过喷射泵的应用减轻了循环液流对井底压力,避免了冲砂液在地层中的大量漏失。双层管柱提供了新的液流通道,同时加快了携砂液返速,提高冲砂效率。本文给出了计算低压地层水平井冲砂的参数计算方法。按照流体力学基本原理建立了冲砂过程的数学模型,编制了水平井喷射冲砂的计算程序,并模拟计算出冲砂计算结果。研究低压地层水平井冲砂具有重要的经济价值和现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及进展
• 1.2.1 冲砂研究现状
• 1.2.2 冲砂方式
• 1.3 论文的研究目标及研究内容
• 1.3.1 研究的目标
• 1.3.2 研究的内容
• 1.3.3 创新点
• 第二章 喷射泵工艺技术研究
• 2.1 喷射泵概述
• 2.2 喷射泵分类及基本结构
• 2.2.1 喷射泵的分类
• 2.2.2 喷射泵常见结构
• 2.3 喷射泵工作原理
• 2.4 喷射泵基本特性参数研究
• 2.5 喷射泵基本方程分析
• 2.5.1 特性方程发展过程
• 2.5.2 喷射泵的效率
• 2.5.3 喷嘴与喉管直径
• 2.5.4 摩擦损失系数
• 2.6 喷射泵气蚀特性研究
• 2.7 喷射泵最优参数解
• 2.7.1 最优参数方程推导过程
• 2.7.2 最优面积比的确定
• 2.8 水力喷射泵油井生产系统设计
• 2.9 本章小结
• 第三章 砂粒沉降规律研究
• 3.1 砂粒沉降速度相关计算
• 3.1.1 牛顿计算公式
• 3.1.2 斯马可计算公式
• 3.1.3 刘希圣计算公式
• 3.1.4 砂粒在幂律液体沉降计算公式
• 3.1.5 实验计算公式
• 3.2 砂粒在流体中的运动规律分析
• 3.2.1 球形颗粒自由沉降分析
• 3.2.2 球形颗粒干扰沉降分析
• 3.2.3 颗粒不规则形状对沉降末速的影响分析
• 3.2.4 管壁空间及颗粒浓度对沉降末速的影响
• 3.3 砂粒井筒运动模拟实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 低压水平井冲砂设计理论研究
• 4.1 冲砂基础理论
• 4.1.1 出砂原因及危害
• 4.1.2 清砂准备
• 4.2 低压地层冲砂技术理论研究
• 4.2.1 喷射泵负压冲砂原理
• 4.2.2 喷射泵结构
• 4.3 旋流喷射冲砂装置研究
• 4.4 冲砂动量方程和数学模型的建立
• 4.4.1 冲砂液在双管环空动量守恒方程
• 4.4.2 内管动量守恒方程
• 4.4.3 数学模型的建立
• 4.5 本章小结
• 第五章 低压水平井冲砂设计计算参数的确定
• 5.1 压力连续点值的确定
• 5.2 压力不连续点值的确定
• 5.2.1 喷射泵部分
• 5.2.2 冲砂喷嘴部分
• 5.3 工作液流量的确定
• 5.4 主程序计算框图
• 5.5 理论设计计算实例
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢