1、西南石油大學機電工程學院2012屆本科畢業答辯答辯人：指導老師：專業：論文提綱2.研究內容1.研究目的及意義4.托筒的三維建模6.結論3.托筒結構設計5.有限元分析1.研究目的及意義 欠平衡鉆井是20世紀90年代在國際上成熟并迅速發展的一項鉆井的新技術。中國欠平衡鉆井技術自進入21世紀以來發展較快。今后欠平衡技術在中國的應用范圍將逐漸擴大，設備配套國產化的進程將逐漸加快，實現全過程欠平衡將成為今后中國各油田發展的目標。1.研究目的及意義 目前，欠平衡鉆井有兩個技術難題：一是井壁不穩，因為欠平衡鉆井要求井底壓力小于地層壓力，所以容易引起井壁不穩，導致井底坍塌，造成嚴重的生產事故和大量的經濟損失。

2、二是鉆井液泥漿的水流失，導致鉆井液的化合物質在井壁形成泥餅，嚴重的導致井眼堵塞。欠平衡鉆井鉆遇異常高壓時，不容易實時顯示壓力數據，如果不及時發現，容易造成溢流乃至井噴。所以欠平衡鉆井進行隨鉆測壓是十分必要的。壓力測試，是測量泥漿壓力隨著深度的變化量，通常與其他參數組合測量。而井下測試壓力計作為井下壓力測試的關鍵部件，必須要有安全可靠穩定的工作環境，所以設計一個安全可靠的壓力計托筒就尤為重要。托筒是較為復雜的井下短節，在有限的井眼空間尺寸內設計壓力計托筒，要同時滿足井下壓力計所需尺寸空間外，還要滿足鉆井液循環系統的內部流道，同時為了安全鉆井，還必須滿足足夠的強度要求。因此合理的井下壓力計托筒結構

3、設計和精確的強度分析非常重要。1.研究目的及意義2.研究現狀ClickClick toClick toClick toClick to低滲透油藏的劃分標準低滲透油藏的分類低滲透油藏的開發特征提高低滲透油藏采收率的方法低滲透油藏二元復合驅油現狀調研3.研究內容表面活性劑篩選結論聚合物篩選二元復合體系驅油效率實驗聚合物粘度實驗測定聚合物的基本性質聚合物注入壓力測定表面活性劑基本性質表活劑界面張力測定二元復合體系基本性質二元體系驅油效率測定根據實驗篩選聚合物根據實驗篩選表活劑二元體系驅油效率評價4.技術路線結論實驗研究劃分標準開發特征現狀調研X低滲透油藏聚-表二元復合驅油實驗研究聚合物的篩選二元復合

4、體系的驅油效率表活劑的篩選表活劑基本性質二元復合體系基本性質聚合物的基本性質聚合物粘度測定聚合物壓力測定表活劑界面張力測定二元復合體系驅油效率測定5.實驗部分5.1.聚合物的篩選5.1.1聚合物的驅油機理提高油相分離系數降低注水層滲透率降低水/油流度比降低油/水粘度比聚合物驅油機理5.1聚合物篩選5.1.2聚合物種類聚合物種類合成高分子化合物天然高分子化合物加工天然高分子化合物5.2聚合物粘度的實驗測定實驗目的：利用布氏粘度計測定不同濃度的聚合物溶液的粘度值，根據粘濃關系篩選出增粘效果好的聚合物。實驗儀器：BrookfieLd DV+Pro型旋轉粘度計、攪拌器、磁力攪拌器、電子天平、水浴鍋、燒

5、杯。實驗溫度：實驗步驟：實驗溫度為模擬X特低滲透油藏溫度，即50。將稀溶液倒入粘度計的恒溫加熱筒內，待溫度達到50后，選用0#轉子，以6r/min的速度，每隔2min、5min、8min記錄一次數據。5.2聚合物粘度實驗測定 由圖5-1可以看出：三種聚合物粘度多隨其濃度的增加而增加。但由于SPS265分子量太大，分子內力會導致高分子的蜷曲，會影響其在溶劑中的溶解度，從而導致溶液不粘稠。所以只能選擇FP3330S這種粘稠劑。圖5-1 3種聚合物粘濃關系結果評價：5.2聚合物粘度實驗測定實驗原理： 阻力系數RF定義為水的流度與聚合物溶液流度的比值，反映出聚合物控制多孔介質中水相流度的能力。阻力系數

6、越大，表明聚合物溶液改變油水流度比的能力越強，聚合物在油層中的波及體積就越大。殘余阻力系數RRF用于評價聚合物降低多孔介質滲透率的能力，殘余阻力系數越大，聚合物驅油效果越好。將阻力系數和殘余阻力系數實驗中測得的水驅和聚驅時的壓差、流量與達西公式相結合，得到聚合物溶液在不同濃度時的阻力系數和殘余阻力系數值。阻力系數公式：（5-2）殘余阻力系數公式：（5-3）式（5-2）中： RF阻力系數，無因次量； KW，KP分別為水相和聚合物相溶液的滲透率，10-3m2；Qw，Qp注水速度和注聚速度，mL/min； w，p分別為水相和聚合物溶液的粘度，mPas。式（5-3）中：RRF殘余阻力系數，無因次量；Q

7、w前，Qw后前水驅和后水驅時的注水速度，mL/min； Kw前，Kw后分別為注聚合物溶液前后巖石的水相滲透率，10-3m2。5.3聚合物注入壓力的測定實驗目的：實驗溫度：實驗儀器：采用實驗方法對SPS265、FP3130S、FP3330S 共3種聚合物進行阻力系數和殘余阻力系數測定，將3種聚合物的測定結果進行對比后，從中篩選出阻力系數和殘余阻力系數較大的聚合物作為驅油用聚合物。HBS-型恒壓恒速泵、精密壓力傳感器、TY系列巖心夾持器、恒溫箱、六通閥、圍壓泵、中間容器、壓力表、量筒、管線、信息采集系統、游標卡尺、天平等。模擬X特低滲透油藏溫度，即50。 實驗流程圖：圖 5-2圖 5-35.3聚合

8、物注入壓力的測定聚合物濃度，mg/L600800最小注入壓力，MPaFP3130S0.58020.8295FP3330S1.55771.9998SPS2651.83992.9099表 5-1 對FP3330S、SPS265、FP3130S共3種聚合物進行最小注入壓力測試，結果見表5-1和圖5-4。由表可知：濃度為600mg/L的聚合物最小注入壓力較小。由于聚合物濃度的增加使聚合物分子線團相互纏繞的機會增大，對水的流動阻力增加，造成聚合物注入過程中壓力升高，但升高的程度小。由此說明，FP3330S、SPS265、FP3130S共3種聚合物沒有對實驗巖心造成塞。圖 5-4結果分析：5.4表面活性劑

9、界面張力測定 實驗原理：利用TX500c旋轉滴界面張力儀使液滴在旋轉時處于離心場中，界面張力儀的旋轉速度、原油與表面活性劑溶液間的界面張力決定了液滴的形狀，通過調整轉速使液滴以一定的角速度自轉，液滴在界面張力、重力、離心力共同作用下，液滴將呈圓柱形或橢球形，測量液滴的最短直徑，便可利用式（5-1）計算得到原油與表面活性劑間的界面張力值。 式中： 界面張力，mN/m； 角速度，rad/s； D 液滴短軸直徑，m； 油水密度差，Kg/m3。（5-1）5.4表面活性劑界面張力測定實驗目的：利用TX500c旋轉滴界面張力儀（圖5-3）在溫度為50、轉速為7000r/min條件下，每隔一分鐘捕捉一次試管

10、內油滴影像，由此測定不同濃度表面活性劑的動態界面張力，從而篩選出能大幅度降低油水界面張力的表面活性劑。實驗儀器 ：TX500c旋轉滴界面張力儀，電機，加熱系統電子天平，數據采集系統，密度計，5mL注射器和微量注射器。實驗條件：模擬X特低滲透油藏溫度，即50。實驗步驟： 啟動TX500c旋轉滴界面張力儀恒溫系統，設定實驗溫度為50。5.4表面活性劑界面張力測定在玻璃管內先注入石油磺酸鹽溶液，在注入過程中使注入液始終沒過針頭，防止氣泡產生，然后用針筒注入一滴原油，此時測量管內不應該有氣泡，蓋上蓋子。當儀器溫度達到設定溫度并保持不變時，將玻璃管小心裝入轉軸孔中，蓋上轉軸蓋子，啟動電機，設定電機轉速為

11、7000r/min，調節轉速使液滴的長軸直徑L為短軸直徑D的4倍，測量顯微鏡上顯示的玻璃管中原油液滴短軸直徑D，由式（5-1）計算得到界面張力值。每隔2min記錄一次界面張力值，共記錄40min。實驗步驟：5.4表面活性劑界面張力測定 由圖可知，隨著表面活性劑濃度的增大界面張力也隨之呈下降趨勢。但石油磺酸鹽下降程度比1#甜菜堿和2#甜菜堿更大，為了最大程的提高原油的采收率，最終選擇的表面活性劑是石油磺酸鹽。結果分析：圖 5-5表面活性劑濃度與界面張力曲線5.5二元復合體系的驅油效率實驗原理：利用聚/表二元復合體系既能降低油水流度比，既能擴大波及體積，又能降低油水界面張力，改變巖石潤濕性，提高洗

12、油效率原理，采用實驗方法研究聚/表二元復合體系驅油效果。實驗目的：利用天然小巖心進行聚/表二元復合體系驅油實驗，通過實驗研究 含水率，采出程度與注入孔隙體積倍數關系及不同驅替速度對聚/表二元復合體系采出程度的影響。實驗設備及儀器：TY系列巖心夾持器、HBS-型恒壓恒速泵、精密壓力傳感器、恒溫箱、信息采集系統、六通閥、圍壓泵、中間容器、量筒、管線等。5.5二元復合體系的驅油效率方案編號方案一方案二方案三前水驅至含水98%驅替劑SPSPSPSPSPSPSPSP注入倍數PV0.10.10.10.30.30.30.30.30.3注入總倍數PV0.30.90.9注入泵流量，mL/min0.050.050

13、.050.050.0750.10.10.1250.15后水驅至含水100%表 5.5（a）驅油實驗方案實驗溫度：模擬X特低滲透油藏溫度，即50 實驗方案：注：S表面活性劑（surfactant）；P聚合物（Polymer）；SP聚/表二元復合體系。5.5二元復合體系的驅油效率實驗流程圖：圖 5-5（a）聚-表二元復合驅油實驗流程圖5.5二元復合體系的驅油效率將巖心放入巖心夾持器中，用模擬水將管線內的空氣排空，使膠皮筒密封巖心，加圍壓至5MPa，以0.05 mL/min的線速度飽和水，待壓力達到穩定后，記錄穩定時刻壓力，根據流量和壓力得到水測滲透率；飽和油：以0.1 mL/min的線流速飽和原油

14、，待排出水的體積不變后，記錄排出的水量，計算含油飽和度和束縛水飽和度；水驅：關閉進油閥，打開進水閥，以0.05 mL/min的線流速進行水驅，至采出液含水達98%，并記錄累計采油量、累計采水量、累計采液量、壓力、注入孔隙體積倍數，計算采收率、含水率；化學驅：按照預先制定的實驗方案（見表4-2）進行聚/表二元復合驅油實驗，記錄整個過程中的累計采油量、累計采水量、累計采液量、壓力，計算采收率及含水率；實驗步驟：5.5二元復合體系的驅油效率后水驅：聚/表二元復合驅后，以0.05 mL/min的線速度進行后水驅至壓力達到平穩，停止實驗；完成實驗、關閉儀器、清洗實驗設備及管線、整理實驗數據。4.2.8天

15、然小巖心聚/表二元體系驅油效果評價。 根據表4-2中的實驗方案，參見圖4-2中得實驗流程和實驗步驟進行聚/表二元復合體系驅油實驗。實驗步驟：5.5二元復合體系的驅油效率表 5.5（b）方案一實驗驅油效果數據表驅替劑表面活劑聚合物聚/表二元復合體系不同驅替劑采收率累計增加值，%00.511.54注入線速度，cm/min0.01注入泵流量，mL/min0.05水驅采收率，%38.46總采收率，%56.41化學驅替劑采收率增加值，%1.54后續水驅采收率，%16.41實驗結果分析：5.5二元復合體系的驅油效率實驗參數方案二方案三注入線速度，cm/min0.0130.0190.0250.0220.03

16、10.037注入泵流量，mL/min0.050.0750.10.10.1250.15聚/表二元驅采收率累計增加值，%2.57.513.7549.3315.56聚驅前水驅采收率，%40.6342.22總采收率，%78.1380聚/表二元驅采收率提高值，%13.7515.56后續水驅采收率提高值，%23.7522.22表 4.5（c）方案二、三驅油效果數據表實驗結果分析：5.5二元復合體系的驅油效率圖 5-5（b）方案三聚合物-表活劑驅油的采出程度、含水率與注入孔隙體積倍數關系 實驗結果分析：5.5二元復合體系的驅油效率 由表5-5（a）、表5-5(b)和表5-5(c)及圖5-5（a）和5-5（b

17、）可知：在方案二和方案三中，聚/表二元復合體系使采出程度隨注入速度的增加而增大。對比方案二和方案三的6個不同注入速度提高采出程度幅度可知，注入泵流量為0.15mL/min時，采出程度增幅最大。實驗結果分析：6. 結論（1） 通過實驗，對3種表面活性劑（1#甜菜堿，2#甜菜堿，石油磺酸鹽）的界面張力進行測定。測定結果表明3種表面活性劑濃度為1200mg/L時的界面張力比其它4個濃度的界面張力都小，其中石磺酸鹽的界面張力最小。因此，推薦表面活性劑的濃度為1200mg/L。表面活性劑選擇石磺酸鹽。（2） 通過對FP3330S、SPS265、FP3130S三種聚合物做巖心實驗，在對三種聚合物粘度和最小注入壓力進行測試的基礎上，并對聚合物的殘余阻力和殘余阻力系數進行計算測試，結果