注水井恒流量空心配水器研究

论文摘要

目前国内外石油生产企业在生产过程中,主要采用注水开发来保持地层能量。国外油田注水水质普遍较高,对配水工具的要求较低,国内由于普遍采用污水回注,所以对配水工具的要求比较高。目前国内的配水工具主要采用偏心配水器和空心配水器两种形式。针对胜利油田生产实际,本课题研究设计了恒流量空心配水器,使分层注水技术有一个质的飞跃,实现井下定量配水,减轻后期施工的劳动强度,同时能够有效提高水井的层段合格率,提高油田的注水开发效果。本课题首先进行了国内外分层注水工艺及配套工具方面的调研,对目前国内外分注工具有了基本的了解,然后根据胜利油田空心分层注水工艺的实际情况以及分层注水技术的发展趋势研究开发了恒流量空心配水器。设计过程中,结合MATLAB软件对配水器阀芯进行了静态、动态模拟分析,同时对Φ1.1mm、Φ2.1mm、Φ3.0mm、Φ4.0mm和Φ4.9mm五种规格的水嘴进行了大量的室内试验及模拟仿真对比分析。并得出:（1）通过试验表明,恒流量配水器原理可行,基本结构合理,在压差为2-14MPa之间能起到恒流作用;超过20MPa,无法实现恒流,因此,该工具在推广过程中应主要应用于注水压差低于20MPa的注水井。（2）通过数学建模及系统仿真,从理论上得出恒流量配水器对Φ1.0～Φ5.0mm之间所有水嘴均能起到恒流作用,恒流压差大于1.2MPa,恒流量为3.8～139.2m3/d,对室内试验起了很好的指导作用。结合以上研究结果,本项目将在今后继续进行完善,通过优化各个部件的结构尺寸,扩大工具的恒流量调节范围,扩大应用领域。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的意义及国内外研究现状
• 1.2 课题背景
• 1.2.1 胜利油田注水开发现状
• 1.2.2 胜利油田注水工艺技术现状
• 1.2.3 胜利油田污水处理技术现状
• 1.2.4 胜利油田测试工艺技术现状
• 1.2.5 胜利油田调配技术现状
• 1.2.6 课题研究的必要性
• 1.3 目前空心配水器的主要缺点
• 1.3.1 空心配水的由来及作用
• 1.3.2 空心配水器的主要缺点
• 1.4 国内外现状
• 1.4.1 国内研究现状
• 1.4.2 国外研究现状
• 1.5 本项目的研究意义
• 第二章 空心配水器总体设计
• 2.1 空心配水器工作原理
• 2.2 恒流量空心配水器设计的依据和原则
• 2.2.1 设计依据
• 2.2.2 设计原则
• 2.3 恒流量配水器主要参数的确定
• 2.4 恒流量配水器设计
• 2.4.1 配水器在封隔器坐封时安全压差的确定
• 2.4.2 配水器在封隔器坐封后的启动压差的确定
• 2.4.3 关键零部件的强度计算
• 2.4.4 流量稳定控制技术原理
• 2.4.5 恒流量空心配水器设计结构图
• 2.4.6 工作原理
• 2.4.7 技术参数及施工要求
• 第三章 恒流量配水室内试验
• 3.1 室内试验设备
• 3.1.1 室内试验装置
• 3.1.2 试验仪器
• 3.2 数据采集程序
• 3.2.1 程序编写
• 3.2.2 实现功能
• 3.3 室内试验过程
• 3.3.1 试验过程
• 3.3.2 试验分析
• 第四章 配水器流量控制部件仿真分析
• 4.1 MATLAB 软件介绍
• 4.2 MATLAB 静态仿真
• 4.2.1 物理模型计算
• 4.2.2 减压口面积与弹簧压缩量关系的确定
• 4.2.3 Simulink 建模
• 4.2.4 Simulink 仿真
• 4.2.5 仿真与试验对比分析
• 4.3 MATLAB 动态仿真
• 4.3.1 阀芯力平衡动态模型建立
• 4.3.2 流量平衡动态模型建立
• 4.3.3 MATLAB 动态仿真程序
• 4.3.4 仿真曲线分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录