稠油井杆中管掺热流体闭式循环举升工艺设计

论文摘要

自1980年代以来,我国先后在辽河、胜利、塔河和河南等油田进行了稠油的工业化开采,取得了显著的经济和社会效益,但理论研究和现场应用中仍存在许多问题,如稠油井井筒流体流动条件和举升效果差;稠油粘度高,抽油杆柱在井筒流体中运行摩阻大,杆柱下行困难,造成抽油机悬点运动和杆柱下行的不协调,影响油井的正常生产等。针对这些问题,研究了抽油机井杆中管掺热流体闭式循环举升工艺,运用热传导理论建立了抽油机井杆中管掺热流体闭式正反循环的井筒流体温度计算模型,计算了不同掺入参数对井筒中地层产出流体温度的影响;基于四种不同类型的抽油机悬点运动特性和杆柱受力分析,建立了抽油机悬点运动规律和抽油杆柱自由下行运动规律的计算模型,分析了悬点运动与抽油杆柱下行运动的协调性;运用节点系统分析方法,建立了稠油井杆中管掺热流体闭式循环举升工艺设计模型。研究结果表明,在杆中管掺热液体工艺中,提高掺入热液体的温度和质量流率,井筒中地层产出流体的温度升高,且采用反循环方式掺入时地层产出流体在井口温度较高,更有利于地面集输;在杆中管掺热蒸汽工艺中,井筒中地层产出流体的温度随掺入蒸汽的干度和质量流率的增大而增大,而且存在一个最佳蒸汽掺入温度;抽油杆柱在井筒流体中自由下行时,先做加速运动最后达到匀速运动,且达到匀速运动的时间与井筒中地层产出流体的等值粘度的大小反相关,抽油机悬点与抽油杆柱下行运动之间存在临界冲次,不超过临界冲次时抽油机悬点运动与抽油杆柱下行运动才能协调;抽油机井的悬点载荷对掺入热流体的参数有较强的敏感性,提高掺入参数,抽油机井的最大悬点载荷减小,最小悬点载荷增加,载荷差降低,举升效果得到改善,且正循环方式的举升效果优于反循环方式。编制的“稠油井杆中管掺热流体闭式循环举升工艺设计软件”在胜利油田和塔河油田应用良好,对其它同类油田的开采也有一定借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 论文研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 稠油降粘国内外研究现状
• 1.2.2 稠油举升国内外研究现状
• 1.2.3 抽油机悬点运动学特性国内外研究现状
• 1.3 研究的主要内容及拟解决的关键问题
• 1.3.1 论文研究目标
• 1.3.2 论文主要研究内容
• 1.3.3 论文研究的关键技术
• 1.4 研究方法及技术路线
• 第二章 稠油井杆中管掺热流体闭式循环举升工艺设计
• 2.1 抽油机井生产系统组成及节点系统分析方法
• 2.2 稠油井油井流入动态计算模型
• 2.2.1 基于油藏数值模拟的蒸汽吞吐水平井流体动态
• 2.2.2 基于Petrobras 方法的油气水三相流入动态模型
• 2.3 加重杆的设计方法
• 2.4 扶正器安装位置的设计方法
• 2.5 杆中管强度设计方法
• 2.6 抽油杆柱在井筒液体中自由下落运动规律
• 2.6.1 抽油杆柱受力分析
• 2.6.2 抽油杆柱在井筒中自由下落运动分析求解
• 2.7 稠油井杆中管掺热流体闭式循环举升工艺设计方法与框架
• 2.8 本章小结
• 第三章 杆中管掺热流体井筒流体温度分布计算模型
• 3.1 传热系数计算模型
• 3.2 抽油机井常规举升工艺井筒流体温度计算模型
• 3.3 杆中管掺热液体井筒流体温度计算模型
• 3.4 杆中管掺热蒸汽井筒流体温度计算模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 抽油机运动学特性与运动规律研究
• 4.1 宽带式抽油机悬点运动规律
• 4.2 常规游梁式抽油机悬点运动规律
• 4.3 异形抽油机悬点运动规律
• 4.4 调径变矩抽油机悬点运动规律
• 4.5 本章小结
• 第五章 软件的设计开发与计算分析
• 5.1 软件的开发与设计
• 5.2 计算与分析
• 5.2.1 井筒中地层产出流体的温度分布计算与敏感性分析
• 5.2.2 不同掺入热流体参数对抽油机井悬点载荷的敏感性分析
• 5.2.3 抽油机井悬点运动和抽油杆柱下行运动协调性分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢