泡沫流体技术在石油工程中的应用.ppt

一、前言 泡沫流体是一种可压缩的非牛顿流体，具有低漏失、低密度、低伤害、强携砂能力以及氮气泡沫在地下与天然气混合不易发生爆炸等优良性能。 泡沫流体在地层中渗流具有选择性，既能封堵高渗层，提高低渗层波及系数，又能有效地封堵水层，选择油层进行流动（即“堵大不堵小”、“遇水稳定，遇油消泡”）。 一、前言 二、泡沫流体的基本特征 泡沫发生器 1、密度可调，液柱压力低，对地层伤害小。 常压下其最低密度可达0.03～0.04 g/cm3 在井眼中其平均密度一般均低于 0.5～0.8 g/cm3 低密度可以使得泡沫流体具有漏失少、对地层污染较轻等优点，可以用来对低压井进行作业。 同时泡沫流体中无固相，这可使其对地层的损害减少到最小 。 2、泡沫流体动切力较大，粘度高，在较低的返速下，其携带岩屑的能力大。 3、较低的滤失量，对地层的伤害较小，从而适合用于水敏性地层 4、摩阻低，压力损失较小，有效粘度高，雷诺数低，处于层流状态，从而摩阻较低 5.泡沫流体属于非牛顿流体，具有剪切稀释特性，在高渗透地层中的表观粘度大于在低渗层中的表观粘度，对高渗层有封堵作用，对低渗层有增大波及体积、提高波及系数的效果。 6、遇水稳定，遇油消泡，可以暂堵水层，同时对油层进行作业。 泡沫流体的流变性研究 泡沫流体的流变性是泡沫应用的基础，由于泡沫体系的配方、泡沫质量、温度、压力、环境介质等影响流变性的因素比较多，到目前为止仍然没有得到统一的流变模式，还处于不断研究、发展和完善的阶段。 泡沫流体在环套空间的流动规律研究 泡沫体系在井筒中的流动是一个变压力、变温度、变密度、变流性指数的复杂过程，受到压力、温度等因素的影响，利用动量、能量方程求解低密度可压缩非牛顿流体在圆管环空中的流动规律。 泡沫流体在地层中的渗流规律研究 理论研究：根据泡沫流体的在地层中的渗流理论，建立泡沫流体的渗流方程，模拟泡沫流体在地层中的流动规律。 实验研究：泡沫渗流微观模型实验、泡沫表观粘度随着毛管半径的变化实验、泡沫封堵能力评价实验；泡沫波及机理实验等。 四、泡沫流体技术在石油工程中的应用 承担课题 山东省自然科学基金项目—Q99A16“泡沫流体流变性研究及应用”； 中石化胜利油田重点科技攻关课题“泡沫冲砂技术研究”（1998年），鉴定为“国际先进”，获2002年山东省科技进步奖三等奖 ；获胜利油田科技进步三等奖；东营市、中国石油大学科技进步一等奖； “泡沫流体冲砂洗井井口控制参数设计软件”（获2002年山东省计算机应用成果一等奖 ）； 中石化胜利油田重点科技攻关课题“泡沫携砂液流变性研究及在作业井中的应用”（2001年），鉴定为“国际先进”，在桩西采油厂获得成功应用； 研究成果 1.建立泡沫流体冲砂洗井数学模型； 2. 制定泡沫流体冲砂洗井工艺流程 3.形成配套泡沫流体冲砂控制参数设计软件 4.设计了泡沫发生器 泡沫流体冲砂洗井—冲砂试验 该井基本情况为：油层漏失严重，在历次作业中使用暂堵剂冲砂无效。 将该井基本数据输入计算机计算后，得出本次冲砂的现场试验参数为：水泥车排量0.6 m3/min、压风机转速900 r/min、发泡剂加入量为4‰、注入压力5MPa。 冲砂一次成功，冲出细灰砂0.3m3。 通过本次试验和以后的多次试验,我们较为准确的摸索出了各种井况下的冲砂参数及施工方法,为以后顺利实施泡沫流体冲砂洗井研究奠定了良好的基础。 2000年11月13日，在ST3－8－210井进行了首次洗井试验。该井因严重漏失,使用了泥浆60m3进行冲砂,冲砂后用清水替出了泥浆30m3，剩下的30m3泥浆用普通方法无法替出。 确定本次试验所需的参数后，我们首先用正注了浓度为3‰的泡沫液,待井口压力由0MPa升至4.5MPa再进行反注，直至压力由0MPa升至4.5MPa。重新开始正洗井后，建立起了良好的油套循环，继续洗井1h，井筒内的泥浆全部被替出井筒。 胜坨油田现场施工施工统计表 4.2 泡沫携砾石充填—简介 针对充填防砂水基携砂液因密度大、携砂能力低影响防砂效果等问题，开展泡沫携砂液砾石充填工艺研究，采用密度小、粘度高、砂砾携带能力强的泡沫液替代水基携砂液，提高携砂能力和防砂效果 采用正循环充填工艺。地面泵将泡沫砾石砂浆从油管泵入到达井底，通过充填工具转换通道进入环形空间，砾石沉降逐渐堆积于环形空间，经筛缝过滤的泡沫进入冲管向上经工具转换总成的夹壁腔，自旁通孔流入工具上方的套管环形空间（转换工具的封隔器总成阻止泡沫液向下运动），并继续流至井口返出，从而实现油井正循环砾石充填。 研究成果 1.建立泡沫携砾石充填数学模型 2.设计携砾石充填工艺流程 3.形成配套携砾石充填参数设计软件 泡沫携砾石充填—