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提高注水井工况管理分析研究

2014-08-15王冠凤胜利油田孤东采油厂采油一矿山东东营257000

化工管理 2014年15期
关键词:管柱水井油井

王冠凤(胜利油田孤东采油厂采油一矿 山东东营257000)

一、注水井发展现状

在我国油井开发的过程中,油层所具有的能量会根据开采的时间不断增长而逐渐减少,导致该油层的油压持续降低,而且该地层的原油就会发生脱气现象,致使原油的粘度不断增大,出油量就会明显降低,严重的时候会停产,原油停喷,地下大量的原油无法继续开采,造成严重的经济损失。针对上述现象,为了解决开采原油后地下形成的亏空,增大原油的油压,提高原油的采收率,保证油田开发的经济效率,提出油井注水开采方法。我国对油井注水技术还存在着不少问题,例如成本比较高,油井的经济效率低,在注水过程中分注技术低,水的注入量难以控制,配注方法不完善等等,这将对油井的开发产生严重的不利影响。因此如何提高油井注水工况管理就显得尤为重要。在针对油井注水工况管理的研究中,首要的任务是如何保证注水质量,提高油井注水工作的可靠性和高效性,实现油井的稳定和高效开采,降低生产成本。

此前在油田开发过程中,对注水井工况的相关诊断与设计主要是依经验法来进行,因此在实施过程中误差比较大,注水质量比较低。经过各个领域的石油专家学者及工作人员的不断研究,设计出注水井工况相关的系统模型及软件,对注水进行实时的分析控制以及软件模拟。在注水井开采过程中,对注水工况实现实时的分析诊断和优化管理,并且对于复杂的地层,注水井工况系统模型给出最优的数据参数,利用模糊神经网络等信息融合技术确定合理的配注方法。

二、注水井工况分析研究

在油井注水工作过程中,比较关键的两个参数是注水的体积量以及压力,当二者处于平衡时,上述两个参数如果改变其中一个,就破坏原始的平衡状态,此时会形成压力波,该压力波与注水设备以及地层因素有关。在地面上的注水设备,如注水泵、压力表、地面管线、流量计以及闸门等工作状态异常,都会形成压力波动,出现注水井工况异常情况。在井下的注水设备中,如果注水器的水眼被堵住或者直径变大,封隔器失去作用,过滤网被堵塞,水泥环中存在窜槽,单向阀的密封性能达不到要求,油管出现脱落现象,也会引起注水压力波动。此外,地层结构如果发生变化,如地层渗透性改变,原油油压发生变化,地层被污染等等,也会影响注水的压力波动。在油井注水过程中,工况异常的情况主要有:注入水的排量变化异常;压力表检测的压力出现异常;堵住水眼;水眼直径增大;仪表读数异常;污染注水地层;地层渗透性发生较大变化;油管发生脱落;井下封隔器无法起到封隔作用等等。

对油井注水工况异常进行研究分析,建立专门的系统模型进行诊断并制定相关的解决措施。该系统模型主要包括三个部分,即模型融合、算法融合以及决策制定系统。针对在注水时经常遇到的异常问题,将其进行系统化研究,确定注水过程中的参数因素与异常工况存在的关系,将各种信息进行融合,建立相关的模型,并对算法融合以及处理决策的制定建立理论基础。注水井工况诊断模型的建立,需要融合的信息主要包括数据参数、工况特征以及处理决策。在模型的建立中,首次利用模糊神经网络对异常工况进行诊断及分析,在模糊神经网络的分层上,第一层有6个神经元,与规则前件对应,称为模糊化;第二层有12个神经元,与规则中间对应,称为模糊推理;第三层有1个神经元,与规则后件对应,称为反模糊化。在使用之前,必须对模糊神经网络进行相应训练,利用在注水过程中出现的不同的异常工况,对模糊神经网络的反应模式进行分类,在正常工况与异常工况之间形成映射关系。

对注水井工况进行分析主要包括对水井的分析,油管的力学分析以及地层状况的分析。通过记录油管内压力与注水量,建立二者随时间的关系,从而判断注水井是否工作正常;根据注入水的体积量与水的压力,对井下管柱、水眼、单向阀、仪表以及封隔器的工作状况进行分析,判断设备是否正常运行,以此对注水井工况进行分析。对注水井油层管柱的分析主要是对管柱和封隔器的力学进行分析,根据已有的数据,理论计算出管柱在作业时所承受的载荷的变化规律、管柱在复杂情况下受力发生的形变大小、封隔器在解封以及坐封时发生的形变大小,对下井管柱满足注水要求提供理论支持。在研究地层对注水工况的影响时,根据试验井的数据资料,确定压力与时间的规律曲线,计算出地层的渗透率、地层具有的压力以及导压系数等数据,准确的确定地层的吸水性能,为注水的实时操作和油井的动态开发提供详细资料。

三、优化措施

1.为了使管柱设计及配注情况达到所需要求,注水井优化设计主要是根据对工况分析的结果,主要从水井设计参数、管柱以及水眼进行优化设计的。在水井设计参数方面,测定注水量以及水的比热参数,并根据单相流原理,预测在不同阶段下温度和压力的分布状况,并在地层所具有的压力、管柱直径、井口施加压力不同的情况下,研究注入液体的提及量与压力的关系,从而确定注水的配注量以及管柱的最优直径。在管柱优化方面,主要是根据目前井中的压力、管柱直径以及受到的复杂应力,采用等应力范围和等安全系数法对管柱受力进行详细计算,确定满足强度要求的管柱组合。在水眼优化方面,主要是根据磨损曲线回归公式,计算出沿程摩阻、井下液体静压以及液体流动压力等参数,从而对水眼进行相关配置。

2.提高注水井工况管理,还需要确定合理的配注方法。在确定配注方法时必须遵循以下原则:地层压力的调整、含水上升速度的控制以及产液量的限制。配注方法是否合理是地层压力能否有效调整的关键;根据含水上升速度,将含水上升的速率降到最低;根据产液量的限制条件,来确定配注的注入量。确定配注方法时,必须确定该区域的注采比、井的连通关系、劈分系数以及方向比例系数等。

结束语

在目前我国注水井开发过程中,需要对工况进行分析以及诊断,掌握实时的注水情况。通过建立相关的系统模型,并且采用融合信息技术实现了对工况的详细分析研究;在理论研究的基础上,确定了合理的配注方法,满足了油田开发的稳产高产和稳油控水的需求。

[1]陈世琳,兰为民,王辉.注水井实时分析优化系统的研究及应用[J].中国石油和化工.2011.

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