论文部分内容阅读
高压注水驱油技术已为日益老化的油井注入了新的活力,但也引发了较严重的不安全注水作业事故。如过高的注水压力会导致套管损坏、地层破裂以及微地震等。本文基于颗粒碰撞机理,分析了近十年高压注水作业导致地层破裂等事故致因,以具有高度分散、局部富集特点的致密剩余油（Oil颗粒）为研究对象,建立了高压水（H2O颗粒）与Oil颗粒之间碰撞力模型（H2O+Oil颗粒碰撞模型）和安全注水压力预测模型,通过实例应用提供了预测安全注水压力方案及对应的安全措施,大大提高了高压注水驱油作业的安全性和开采效果,同时为预防和控制地层破裂等不安全事故提供新的研究方向。本文的研究内容及创新点如下:（1）H2O+Oil颗粒构建。根据致密剩余油高度分散、局部富集的特点,将致密剩余油视为Oil颗粒,将流经油井、裂隙、微裂隙并逐渐靠近Oil颗粒的高压水视为H2O颗粒。分析微裂隙中高压水（H2O颗粒）与微观致密剩余油（Oil颗粒）的相互碰撞作用,同时将H2O+Oil颗粒微观碰撞力与复杂流场中H2O、Oil颗粒所受其他力联系起来,对预测安全合理注水压力深入分析。研究表明:合理稳定的H2O+Oil颗粒间碰撞力能量传递在特定条件下是驱油的积极动力,也是预防产生事故,保持稳定的注水动力的关键因素。（2）H2O+Oil颗粒碰撞机理。通过建立二维直角坐标系,按照碰撞力方向与X、Y轴的夹角,将碰撞方式分为直线型碰撞和斜线型碰撞,分析不同碰撞方式下的颗粒运动规律。研究表明:H2O+Oil颗粒在碰撞过程的不同阶段表现出的碰撞方式不同,发挥出的碰撞力大小不同,这种力的差异性对地层的伤害程度不同,根据这种碰撞力的差异造成的不安全影响,应采取可行的技术和管理手段,以稳定注水压力,防止地层破裂等不安全事故。（3）安全注水压力预测模型。利用所建预测模型与传统计算模型对某一典型油井进行对比分析,得出根据H2O+Oil颗粒碰撞力与流体压力的关系预测安全注水压力更精确,可以提升注水作业的安全性和开采效果。研究表明:H2O+Oil颗粒碰撞压力、温度具有规律性。压力增加,H2O+Oil颗粒间碰撞力增大,温度升高,体积膨胀,Oil颗粒自身粘性降低且表面张力减小,接触面积变大,Oil颗粒运动性增强,使颗粒间碰撞力持续作用,因而对地层的扰动增强。