含砂稠油过滤的理论和技术研究

论文摘要

随着我国工业的发展与社会进步,国家对于石油资源的需求越来越大。但是,石油资源日益枯竭,在完备地可替代能源诞生之前,如何有效开发相对不宜开采的稠油资源就成了解决目前能源短缺问题的重要手段之一目前开发稠油资源的热门技术是螺杆泵采油法,虽然其具备结构简单、维护方便、抗砂卡、高泵效等特点,但是其关键部件定子采用橡胶材质,在使用过程中会因为原油中夹杂的砂粒磨损而损坏并最终失效。更换螺杆泵往往需要长时间的停工,这一过程大幅增加了企业的经济损失。虽然目前现场在使用螺杆泵采油法时会搭配有限防砂工艺以提高油井产量和加快油藏开发速度,但是这些过滤方法和设备都没有充分考虑对于油泵的保护,难以充分满足现场的实际需要。本文针对目前稠油冷采过程中防砂方案和设备不完善的问题展开研究工作,重点分析了油液通过滤孔的过程,并结合工程软件对该油液过滤系统进行了较为深入、系统的研究。(1)通过分析油液在穿过滤孔时所受到的支撑情况,建立了有关稠油过滤的机理设想,并指出了评价滤孔对油液支撑性能的关键指标——油膜支撑角。(2)设计了油膜凹度及破裂因子测定实验用来确定油膜破裂角,并借助实验数据建立了稠油过滤器的数学模型。(3)以通过实验得到的油膜破裂因子等参数作为计算油膜是否处于临界状态的依据,提出了最佳滤孔参数的确定方法。(4)以实验数据中适合稠油过滤的滤孔形状与尺寸为依据,设计了新型实用稠油过滤器,提出了相应的设计要点与流程。该设计已申请国家发明专利。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.1.1 石油资源现状
• 1.1.2 稠油开发技术简介
• 1.2 国内外稠油冷采技术发展状况
• 1.2.1 冷采技术的国外发展
• 1.2.2 冷采技术的国内发展
• 1.2.3 稠油有限防砂技术简介
• 1.3 课题的提出与研究意义
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 常用过滤介质与稠油过滤机理假说
• 2.1 概述
• 2.2 常用液体过滤介质
• 2.2.1 滤芯
• 2.2.2 编织过滤介质
• 2.2.3 刚性过滤介质
• 2.2.4 非织造过滤介质
• 2.2.5 松散过滤介质
• 2.2.6 膜介质
• 2.3 稠油过滤简介
• 2.3.1 割缝筛管的设计思路
• 2.3.2 稠油过滤机理假说
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于油膜受力分析的稠油过滤机理
• 3.1 概述
• 3.2 油液过滤的基本假设
• 3.3 圆形滤孔油膜受力分析
• 3.4 矩形滤孔油膜受力分析
• 3.5 不同形状滤孔过滤效果的比较
• 破'>3.6 油膜破裂因子θ_破
• 3.7 本章小结
• 第四章 油膜凹度及破裂因子测定实验与仿真
• 4.1 概述
• 破测定实验'>4.2 油膜凹度及破裂因子θ_破测定实验
• 4.2.1 实验原理
• 4.2.2 实验器材
• 4.2.3 实验步骤
• 4.2.4 实验结果
• 4.2.5 实验数据分析
• 破'>4.3 基于仿真方法计算任意尺寸滤孔的油膜破裂因子θ_破
• 4.3.1 油膜破裂因子分析
• 4.3.3 矩形滤孔最佳尺寸分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 新型稠油过滤器设计构思
• 5.1 概述
• 5.2 新型稠油过滤器设计
• 5.3 新型稠油过滤器设计中的几点关键技术说明
• 5.4 新型稠油过滤器的设计流程
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文所作的主要工作
• 6.2 研究的不足及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢