随钻地层流体取样抽吸探针的优化及样品保真技术研究
随钻地层流体取样技术目前已经成为国内外油田服务公司研究热点，该技术是在电缆式流体取样、随钻地层压力测试、地层流体分析技术的基础上发展起来的一种随钻取样技术，可在刚打开油气层时迅速地收集低污染或无污染的地层流体，作业时间短，泥浆侵入浅，获取的地层数据更贴近地层真实情况。本课题围绕随钻取样工具主要研究了三个方面内容如下:(1)针对取样时使抽吸探针在较短的时间内抽吸获取到污染率较低的原始地层流体问题，以达西定律为基础，分析了储层、地层流体性质和钻井工况等，利用有限元软件COMSOL建立泥浆滤液侵入储层的仿真模拟，然后以被侵入泥浆滤液的储层为边界条件建立抽吸模型，通过改变抽吸模型中抽吸探针的大小、形状、空间布置和结构等，从中找到由于抽吸探针的变化而影响地层流体渗流场，并尽快地实现抽到低污染的原始地层流体样品方法，这个过程本文简称抽吸探针的优化。 (2)针对如何实现对井底取得的地层流体样品进行保真问题，采用预充氮气与井底增压相结合的方法。在井底取得地层流体样品返回地面的过程中，为防止由于温度变化引起样品压力下降，事先将随钻取样工具中的氮气腔预充一定压力的氮气，井下取样后并与井下增压相结合作为样品保真方式，其目的是为了更高地提升保真程度，即地层流体样品到达地面时，保持其在地层中原有的化学组分且物理形态上没有相变。并根据原油泡点压力是否已知，将现场分为三种情况，以PVT状态方程为基础并引入压缩因子进行修正，针对该三种情况下的预充氮气压力、井下增压量和取样体积三个保真参数的取值进行了相应的推导和计算。通过对比只采取预充氮气的保真方法与预充氮气结合井底增压的方法，突出了两种方法相结合的先进性。并分析地面基础温度对保真参数计算结果的影响;最后以保真率为80％为最低界限，讨论了取样在此保真率以上现场应用本文的三种保真方法时，现场相关取样条件参数的允许误差变化范围。 (3)为保证样品储罐在高温高压的井下工作的可靠性，本文研究了样品储罐简体以及所用单向阀在最大工作载荷下的受力情况，并对样品储罐采用的O型密封圈及格莱圈进行密封性能的分析，防止密封圈损坏导致储罐介质泄露，达不到保真的效果。为了使下井取样一次经济效益最大化，并以样品储罐一次最少能取到500ml样品为目标，对样品储罐长度进行了优化，并在优化结果的基础上再次对前述三种保真方式下的相关保真参数进行了分析和计算。
油井开采;随钻取样工具;抽吸探针;优化设计;样品保真
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
颜廷俊
2021
中文
TE938.102
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）