注水井洗井过程中颗粒沉降及压力分布规律及应用.docVIP

注水井洗井过程中固液两相流规律及参数优化 何伦斌 秦延才 水胜芝 前言 洗井是水井常见的一项维护措施,对保持水井正常的工况非常重要. 前几年, 由于采取外排形式, 溢流量、洗井水量均较大, 因此洗井效果较好。目前依据环保要求, 罐车洗井、油水密闭连接装置等环保式洗井逐渐取代了外排式洗井, 成为目前的主要洗井方式。 根据有关注水井洗井工艺规程对正常注水井、出砂井和欠注井洗井的技术要求,所有注水井洗井持续时间6h以上，用水量在120-240m3之间。依据目前罐车洗井的技术条件，仅考虑能耗、运费、水质处理费，一口井费用在3000-5000元左右。 由于受排量、车况等诸多因素影响, 洗井工作难度明显增加, 致使洗井周期不断延长,洗井质量和效果很难保障, 严重影响了油田的注水开发效果。通过对目前油田注水井洗井方法的研究, 提出适合目前油田水井洗井工作的建议和方法, 为提高注水质量及保证油田开发效果提供有效保障。 颗粒在油管中的沉降规律 将地层砂和悬浮颗粒近似看作球形，球形颗粒在水中的沉降末速与重力、浮力、阻力有关。当颗粒的沉降速度稳定后颗粒所受阻力为重力减去浮力。 πds3 ———(ρs - ρ) g = Ψρds2ut2　　 6 式中　ds ———颗粒直径,m; 　 ρs 、ρ———砂粒及液体的密度,kg/ m3 ; 　 g ———重力加速度,9. 8m/ s2 ; 　 ut ———静止液体中颗粒沉降速度,m/ s ; 　 Ψ ———颗粒移动的阻力系数,无因次。 根据固液两相流理论基础，不同雷诺数下的颗粒运动阻力系数Ψ亦不同[2]。水井洗井排量一般在15～30m3 /h范围内, 雷诺数范围在(103 ≤ Re ≤105)之间 ,在此紊流条件下：Ψ =πc/8,阻力系数c 几乎保持不变,为0. 44～0. 5 ,平均值为0. 47。 由此，颗粒在水井井筒中的沉降末速可表达为： 那么，颗粒在洗井过程中在直径为Ｄ，排量为ｑ的油管中的上升速度为：ｖ＝４ｑ／πＤ２－Ｕt 根据上式对不同排量、不同粒径的颗粒在∮６２mm油管中上升　1000米所需时间进行了计算（石英砂的密度取2650kg/m3）： 不同粒径颗粒上升1000米所需时间（S））m3 /h） 0.19 0.24 0.58 0.73 15 748 745 781 800 25 441 439 452 461 二、洗井过程中的压力分布与地层喷量的关系 2.1洗井过程中的水力分析 鉴于用静力学、静液柱压力推导制订的洗井方案误差较大, 洗井效果差, 引入了水力学动态研究方法, 对洗井过程中的水流状态进行分析、计算。由于油套环形空间内, 油管接箍凸出, 造成洗井水在下行过程中产生一系列旋涡, 不能形成规则形式的运动, 因此在分析过程中主要讨论油管内部的水流状况。 洗井中油管内部流态分析。 根据雷诺数: Re= vd /μ, 一般洗井排量在15～30m3 /h范围内, 由此可推算出v在1．38～4．14m / s, 注水井一般用62mm油管, 水的粘度μ =10- 6m2 / s, 代入公式后得出: Re=85560～256680 2000, 故确定为紊流。 虽然油管内有一定的锈蚀和结垢现象, 但考虑到水的冲刷能力难以改变锈蚀和结垢形态, 故认为在洗井过程中绝对粗糙程度Δ基本不变, 水的运动粘度也是相对不变的, 这样油管内沿程阻力系数λ可按紊流状态v 1.2 m / s (洗井时在1.38 ～4.14m / s之间) 时的经验公式计算。即: λ =0.021 / d0.3 = 0.021 /0.0620.3 = 0.048, 这样沿程水头损失hf =λ·L / d·v2 /2g = 0.048·L / d·v2 /2g ,折算成压力损失Ph = hf /100, 在L、d一定的情况下, hf 与v2 成正比关系, 设k = 0.048·L / d ·1 /2 g , 则公式简化为hf = kv2 (为抛物线方程式) ,即两者之间为抛物线关系。 2.2地层喷量的控制 设洗井时喷量为Q喷, 则Q喷= k吸〔( P地- P流), 由于P流= P油+ Pf + P柱, 于是Q喷= k吸[ P地-( P油+ Pf + P柱) ] , 又由于k吸、P柱、P地为定值, 流量一定时, Pf 也一定, 于是Q喷随P油变化, 控制好 P油, 便可获得需要的Q喷。 水井洗井参数优选方法 注水井洗井的目的在于：采用洗井液（清水、油田注入水或混气水）进行洗井，以清除附着或沉积于井筒和吸水层段的渗滤面及井底附近的污物，使吸水层段的渗滤面避免或减缓污染或堵塞。从而恢复地层吸水能力，保证正常注水或测试。 注水井井况差异很大，要达到较好的洗井效果，建议采