井下自激振动采油技术理论与实验研究

论文摘要

为了将振源移到井下,减少波动能量的衰减,并长期作用油层,提高振动处理的效果,研制了井下自激振动采油装置。井下自激振动采油技术是利用常规有杆抽油系统油管柱周期性的弹性变形带动振动盘,在井筒中产生自激振荡波,将系统的弹性能量转变为波动能量,并通过声波的方式传导入油层,激励油层发生振动,从而解除油层近井地带堵塞,改善油层的渗流状况,达到解堵增产的目的。分析了油层伤害的因素、工艺过程及主要解堵措施;通过对常规有杆抽油系统油管柱的受力分析,建立了油管柱纵向振动的数学模型,导出了油管柱纵向振动的运动方程,并初步设计了振动器的基本结构。利用室内模拟实验装置,研究了振动盘沉没深度、振片直径大小、振片间距以及涡流槽等参数对振动波波动压力和波动频率的影响,找到了振动装置关键部件的最佳匹配参数。同时测试了振动波在油层中横向的传播规律和在井筒中的纵向传播规律,为预测振动解堵深度以及选择振动器的合适安装位置奠定了基础。根据室内实验结果,优化设计了井下振动采油器的结构参数,探索了振动装置的解堵增产机理。经孤岛油田11口油井现场试验表明,措施有效率91%,措施后平均单井动液面上升106.6m,平均单井日增液16.2t,泵效提高24.5%,有效期1年以上,是高含水期油田成本低、无污染、有效期长的一种解堵增产新技术,具有较好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 振动采油的提出与发展
• 1.2.2 振动采油的振源及现场试验
• 1.2.3 振动采油技术存在的问题及发展趋势
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究思路
• 第二章 油层伤害因素及解堵技术
• 2.1 油层伤害的因素
• 2.2 产生油层伤害的工艺过程
• 2.3 主要解堵技术
• 2.3.1 化学法解堵技术
• 2.3.2 物理法解堵技术
• 2.3.3 物理-化学复合解堵技术
• 第三章 油管柱振动分析与计算
• 3.1 油管柱伸缩计算
• 3.1.1 油管柱受力分析
• 3.1.2 油管柱变形分析
• 3.1.3 油管柱伸缩量的计算
• 3.2 油管柱纵向振动分析
• 3.2.1 模型假设
• 3.2.2 模型的建立
• 3.2.3 模型的求解
• 第四章 井下自激振动采油室内模拟实验
• 4.1 振动器结构的初步设计
• 4.2 振动器振动影响参数测试
• 4.2.1 实验装置与材料
• 4.2.2 实验方法与步骤
• 4.2.3 实验结果与分析
• 4.3 振动波横向传播规律的测试
• 4.3.1 实验装置与材料
• 4.3.2 实验步骤
• 4.3.3 实验结果与分析
• 4.4 振动波纵向传播规律的测试
• 4.4.1 实验装置与方法
• 4.4.2 实验结果与分析
• 4.5 实验小结
• 第五章 井下振动器的优化设计及振动增产机理分析
• 5.1 振动器工作原理
• 5.2 振动器优化设计
• 5.3 技术适用条件
• 5.4 井下振动增产机理
• 5.4.1 井下振动采油装置的振动分析
• 5.4.2 井下振动采油技术的增产机理
• 第六章 井下自激振动采油技术在孤岛油田的应用
• 6.1 孤岛油田低液井现状分析
• 6.1.1 低液井的开发现状
• 6.1.2 低液井原因分析
• 6.1.3 油层伤害因素及呈现在生产过程中的特征
• 6.2 选井条件
• 6.3 现场试验效果与分析
• 6.3.1 现场应用情况
• 6.3.2 典型井例
• 6.3.3 试验结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢