早期注聚范文（精选5篇）
早期注聚 第1篇
聚合物驱技术在国内海上油田的应用相对较晚,2003年 ~ 2005年,渤海S油田开展单井注聚的实验研究,2005年 ~ 2008年进入井组试验阶段。渤海L油田2006年开始单井注聚,2007 ~ 2009年开展井组注聚工作; 2010年至今形成了6注22采的规模,和陆地油田不同的是,海上油田受到平台寿命等因素的限制,需要在更短的时间内产出更多的油, 这样就需要注聚工作提前开展,渤海L油田就是这样的一个例子。
L油田于2005年1月28日顺利投产,它是旅大油田群投产的第一个油田。该油藏具有高温、高矿化度和胶结疏松等特点。储层岩性以砂岩为主, 孔隙度19. 1% ~ 30. 5% ,渗透率1 000×10- 3~ 4 000×10- 3μm2,油层厚度20 ~ 70 m。地层水总矿化度2 873. 18 mg /L,油藏温度63℃条件下,原油黏度13 ~ 19 m Pa·s。油田在开展注聚工作时,全区综合含水只有20% 左右,属于早期注聚。关于早期注聚的 评价方法,焦红梅、冯国 智等[9]利用ECLIPSE示踪剂关键字技术结合分层系分析,判断生产井含水下降漏斗是否为聚驱效果; 利用物质平衡理念结合数模流体分区,进行物质平衡流量计算和统计,判断注聚井组和外围生产井的聚驱效果。张贤松、孙福街等在传统霍尔曲线基础上,考虑聚合物溶液的非牛顿性和储层的层间非均质性来对霍尔曲线进行改造,推导建立了适合早期聚驱效果评价需求的新型霍尔曲线公式。而目前对于早期注聚效果分析与评价没有完备的、系统的方法。
现运用数值模拟的方法对渤海L的聚驱开发效果进行分析,在高精度历史拟合的基础上,在生产制度不变的条件下,将模型改为水驱生产,对比与目前实行的早期注聚方案的开发效果,以此评价早期注聚的见效时间和降水增油效果。此外,还假设模型在不同含水率条件下开始注入聚合物,对这些不同的假设模型进行对比,评价目前实行的早期注聚方案的效果。
1 模型的构建
因为本次模拟涉及到聚驱的模拟,且L油田注入的聚合物中包含交联剂,针对这种多组分且包含化学反应的情况,传统的黑油模型不能满足需要。因此,根据研究区的地质和油藏特征,选择CMG公司的CMG STARS模拟软件进行模拟计算。模拟油、气、水、聚合物在三维储层空间中的流动。
该模型采用 角点网格 系统,平面网格50×50 m。纵向按流动单元划分为73个层。形成了一个130×60×73的网格系统,网格节点总数为569 400个,L油田数值模拟三维网格系统见图1。
油藏数值模拟用到的部分基础数据见表1。
2 数值模拟早期聚驱效果评价技术
为了保证数值模拟模型可靠,对渤海L油田开展了高精度的数值模拟研究,生产历史拟合生产井采用定油生产制度,这样,就需要对产液量和产水量进行拟合[10]。经过400余套数值模型的测算和修正,最终得到精度较高的产液、含水拟合结果,见图2 ~ 图4。
可以看出,无论是全区还是单井,拟合精度都很高,累产液的误差在1% 以内,全区含水拟合率也很高,相关系数可以达到0. 94。全区32口生产井中,含水率拟合相关系数高于0. 8的达到24口,占75% 。数值模型达到很高的拟合精度,可以用于后续研究。
之后,将聚驱生产的数值模型改为水驱,聚合物驱的化学参数全部去掉,模型改为定液生产,由此计算得到的生产曲线如图5所示。
从图中可以看出,渤海L的早期注聚并没有使含水率呈现“漏斗状”的大幅度下降,它的降水作用主要体现在对含水上升速度的抑制方面。2005年末注聚时,含水率已经开始出现小幅度下降,上升速度一直低于注水开发的含水上升速度,而假设2012年停注聚之后,聚驱的效果逐渐失效,聚驱后水驱的含水上升速度要高于水驱的上升速度。从增油情况看,2008年之后全区开始有明显的增油效果,同样是在2012年之后,聚驱和水驱的累产油曲线逐渐平行,增油量基本不变。
通过数值模拟法计算出的全区增油量为62. 5×104m3。动态分析法计算为42. 0×104m3。造成增油量差异的原因有两个:
( 1) 动态分析法计算的增油量需要选取一个增油基准作为增油量计算的依据,但是增油基准的选取大多是根据经验来判断,人为因素太多且影响很大,而数值模拟法计算的增油量是基于差分方程的计算,相比动态分析法更加客观。
( 2) 动态分析法计算的增油量还包括调剖、酸化等作业措施产生的增油,且这部分增油量很难劈分,而数值模拟法在计算增油量时,聚驱和水驱是在相同的工作制度下生产,所以去除了各种作业措施造成的影响。基于以上两点原因,数值模拟法在评价早期注聚的效果时更加适用和可靠。
在此基础上,还可以运用数值模拟的方法对单井的见效情况进行分析。如图6和图7所示。
在2007年6月L05井注聚以后,L11井受到了显著的降水增油效果,但是,和全区的开发曲线一样,这种降水的效果并不是在水驱的基础上出现“漏斗状”,而是抑制含水率的上升速度和日产油的下降速度,另外在2008年L05井调剖之后,无论是水驱还是聚驱的模型,都收到了调剖的效果,但是聚驱配合调剖的效果要远远好于水驱作用下的调剖,这也说明调剖作业配合聚驱会取得事半功倍的效果。
此外,为了对渤海L注聚效果进行全面评价, 设计了另外4套模型,模拟油田在含水40% 、60% 、80% 、90% 条件下开始注聚,各方案保持注聚段塞大小一致,生产井的生产制度保持一致。由此计算的结果如图8和图9所示。
到2035年末时,从累产油量对比,含水40% 时开始注聚的方案累产油量达到1 435. 38×104m3, 含水96. 56% ,注聚效果相对最好,但是,受到海上平台寿命的影响,很难有平台会生产如此长的时间。而早期注聚( 含水20% 开始注聚) 方案到2022年的增油是相对最高的,适应了海上油田采油速度高的特点,总体上说,目前渤海L油田实行的早期注聚方案相较晚期注聚具有很大优势。
从含水率的曲线分析,早期注聚和含水40% 时注聚都没有明显的“降水漏斗”,60% 时注聚的降水效果逐渐明显,80% 时注聚的含水率出现小幅度的“漏斗”,结合油田的生产情况认为,海上油田由于井距大,一般在300 m以上,注采井网不及大庆等陆上油田完善,另外注入速度相对较低( 0. 02 VP/年 ~ 0. 04 VP / 年) ,与大庆0. 1 VP / 年以上的注入速度相差较大,造成渤海L油田注聚的降水效果不及陆上油田明显。
3 结论
( 1) 目前早期注聚没有系统的、完备的评价方法,运用数值模拟的方法对渤海L油田早期注聚效果进行全面的评价。
( 2) 通过数值模拟法设计一套假想的水驱模型与聚驱模型对比,计算的增油量与动态分析法计算的有所不同,原因是数值模拟法不需要依靠经验选取增油基准点,增油的计算是动态的,此外数值模拟法还可以排除各种作业措施带来的增油量计算的干扰。
( 3) 建立了不同含水时机开始注聚的数值模型,发现渤海L的早期注聚方案适应了海上油田开采速度快的特点,能够在短时间内产出更多的油,在各方面相较其他含水时机开始注聚的方案具有很大优势。
摘要：目前对于早期注聚效果的评价没有成熟的方法,增油降水的效果基本依靠动态分析方法评价,由于早期注聚与晚期注聚有很大不同,造成动态分析方法在评价早期注聚效果方面存在很大的局限性。现引入一种早期注聚效果评价的新方法,运用数值模拟技术对渤海L早期注聚效果进行全面的评价,建立高精度历史拟合的数值模型,并建立假想的水驱模型,使之与实际模型对比,结果表明,通过数值模拟法计算的增油量与动态分析法相比更加精确,原因是数值模拟法排除了各种措施带来的干扰,且考虑了油田的递减规律。另外建立了不同含水时机注聚的模型,通过分析认为,目前渤海L油田实行的早期注聚在各方面相较其他含水时机注聚具有很大优势。
关键词：早期注聚,数值模拟,增油量,注聚时机
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注聚泵液力端的改进设计 第2篇
聚合物驱油是提高采收率的重要方法之一, 被称作三次采油。它是在注入水中加入少量的聚合物, 提高注入水的粘度, 改善水油流度比, 调整吸水剖面, 从而提高驱替液在非均质中的波及系数, 扩大扫油面积, 从而能大大地提高原油的采收率。
聚合物实质为聚丙烯酰胺 (PAM) 的水溶液, 该溶液是一种分子量很大的化合物, 具有高粘度 (一般为2000~5000mpa·s) 和高弹性的特点。属于非牛顿型流体。在压力为0.09MPa的条件下含气量<1%。用常规泵来注聚合物, 将表现出对聚合物这种高粘度、长分子链物质的不适应性, 表现为容积效率低, 自吸能力差, 粘度降解大, 性能不稳定, 可靠性不高。针对注聚泵在油田现场的使用中表现的不足之处, 提出了改进方案。
1 注聚泵的应用现状
我国在八十年代末期, 随着聚合物驱油的开展才开始研制应用这一领域的装备。注聚合物专用泵是一种有特殊要求的柱塞泵。这种泵的工作介质———聚合物具有高粘度, 长分子链的特点, 这就要求相应的泵具有良好的吸入性能, 液流畅顺, 对介质剪切力小。目前国内油田注聚泵站应用的国产注入设备有3J/70/2500/16型计量泵、KD63及KD76型注聚泵、5SZ型注聚泵等, 国产厂家不下十几种。引进的国外注聚泵有英国的NB-32型高压计量泵、美国的MPl0型注聚泵及KP系列泵等。通过对油田在用注聚泵的使用情况进行调研, 发现存在以下几方面的问题:
(1) 可靠性差, 表现为易损件寿命短, 柱塞偏磨发热, 阀组有效工作时间短, 制造质量差等;
(2) 泵的注聚容积效率低;
(3) 对聚合物粘度降解大;
(4) 漏失较严重等。
从总体看, 无论是国内泵厂家还是国外泵厂商, 对注聚泵这项技术 (包括设计、工艺、材料、质量等) 还远不够成熟。
2 注聚泵液力端的设计方案
作为三次采油重要设备之一的注聚泵, 其性能和可靠性是非常重要的指标。然而, 从近几年注聚泵的运转情况来看, 无论是进口的泵还是国产泵, 都表现出对聚合物这种高粘度, 长分子链物质的不适应性, 表现为容积效率低, 自吸能力差, 粘度降解大, 性能不稳定, 可靠性不高。
为了能开发出高效注聚泵, 满足注聚的需要, 本研究在设计时, 从认识聚合物介质的流体特性入手, 对注聚泵液力端有关结构进行改进设计。
2.1 聚合物母液的流动特性分析
聚合物母液是一种非牛顿流体, 分子链长。因此, 在流动过程中, 有“抽丝”现象, 又象流体乱麻, 尤其是在改变流动方向或分流时更有“抽丝”特征。图1形象地显示了聚合物母液在不同分流时的表现。从图中可以看出, 直角分流有“抽丝”现象, 见图1 (a) , 对流动不利。图2反映了聚合物在不同转弯情况下的表现。从图中可以看出, 直角转弯将有“抽丝”现象, 见图2 (a) , 而带有滞留区 (即死水区) 的直角转弯将有两处“抽丝”, 流动更加受阻, 见图2 (b) 。只有缓慢转弯流动无“抽丝”现象, 对聚合物流动有利, 见图2 (c) 。根据上述分析可以认为, 目前在用泵在设计时没有充分认识到这种流体的特性, 是出现各种问题的重要原因。
2.2 注聚泵液力端的改进设计
前面已经提到, 目前在用泵存在着容积效率低, 对聚合物粘度降解大, 漏失严重, 可靠性差等问题。而导致这些问题的原因在于设计时没有充分地考虑到聚合物这种介质的特殊性, 还是以水作为设计试验介质, 因而就不可能很好地适应注聚合物三次采油工艺的需要。
本研究在设计时, 针对聚合物这种特殊介质, 分析在用泵存在的问题, 着重考虑了如下几方面的技术关键:
(1) 当聚合物流经泵阀时, 阀应该能起到引导流体的作用, 使流动顺畅, 避免“抽丝”和降解。经过分析和进行对比试验, 得到了注聚泵的容积系数 (ηV) 随不同角度锥阀的变化规律 (见图3) 。其变化规律也验证了对图1的分析。这样就得到了理想的导流型阀 (见图4及图5) , 其导流性好, 对聚合物降解也低。
(2) 在进出口阀弹簧的匹配的方面, 通过分析和对比试验, 优选出了合适的匹配关系。根据目前泵的吸入压力P1=0.03~0.15MPa、出口压力P2=16MPa的工况, 进出口弹簧一般分别取4.0kgf/cm及7.0kgf/cm是比较理想的。
(3) 液力端缸体的设计要着重考虑流道光滑, 对流面积均匀, 避免出现如图2中的滞留区, 减少对聚合物的降解, 尽量减少余隙容积等。
(4) 泵的结构设计, 力求保证泵运转平稳可靠, 润滑条件好, 便于拆装和维修。在设计过程中努力克服目前在用泵的某些不足, 比如, 接杆与柱塞的连接采用卡箍连接, 使柱塞的连接实现了可调整形式, 从根本上解决了由于制造不同轴而引起的柱塞偏磨和发热问题。
(5) 长柱塞、长冲程和低冲次对提高泵效、减少降解很有好处, 设计中, 尽量朝这个方向努力。
3 结束语
改进后的注聚泵延长了易损件寿命, 特别是延长了阀组有效工作时间, 对聚合物粘度降解减小, 容积效率有所提高。
摘要：通过对油田在用注聚泵的使用情况进行调研, 针对现场使用中出现的问题, 以提高注聚泵液力端易损件的使用寿命及工作性能为目的, 本文通过对聚合物流动特性的分析, 提出了注聚泵液力端的改进方案。液力端采用了导流型泵阀, 其导流性好, 对聚合物降解也降低。
关键词：注聚泵,液力端,改进设计
参考文献
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精细管理提高油田注聚质量 第3篇
加强注聚质量监督
目前, 胜利油田孤东采油厂三采正注单元共有5个, 含油面积17.84km2, 地质储量4 815万t。其中, 聚合物驱1个, 二元驱4个。5个单元转后续水驱。2009年胜利油田孤东采油厂单井配注合格率和单井浓度合格率分别达到99.0%和99.8%, 与2008年相比分别上升了0.4%和0.8%, 三采区块产量达到105.8万t, 三采产量将占到采油厂原油总产量的41.3%。据统计, 自1995年至2009年12月, 孤东采油厂三次采油区块累计增油400多万t, 三次采油增油效果显著。
三采药剂质量是确保三采效果的关键。孤东采油厂从源头抓好三采药剂质量的管理工作, 严格落实三采药剂管理小组职能, 明确责任, 强化落实。实行三级药剂监督检验, 加大抽检力度, 严把药剂进货关。加强现场监督检查和使用管理, 建立健全各类进料、抽检、问题处理台账, 严格执行三采药剂定期盘库上报制度, 确保从进料到注入过程中的全方位跟踪管理。
采油厂质量监督部门通过调整内部岗位设置和人员配置, 把懂技术、会管理、现场经验丰富的技术人员充实到注聚质量监督队伍中, 加大质量监督力度和频次, 完善管理制度和监督方法。严格监督, 从严把关, 采取层层递进监督检查的方法, 不放过每一个质量问题点和工序, 对于每个细节做到一一细致入微地认真核查, 实行流程化监督, 即从源头的用料质量到中间配制输送的聚合物指标, 最后再到井口粘度, 层层把关, 逐步推进, 确保注聚生产过程中的每道工序质量。
胜利油田孤东采油厂质量监督部门还不断总结质量监督经验, 通过完善监督管理手段, 用系统分析的方法制定质量问题对应控制措施, 对各节点所包含的质量控制点实施强化监督, 改进了过去零散监督的工作方式, 提高了现场质量监督效率。在监督过程中, 他们还将质量监督口前移, 在强化注聚过程质量监督, 提高注聚配注执行合格率、浓度合格率、粘度保留率、母液浓度、母液粘度、井口化验粘度、瞬时注入量等质量指标监督的基础上, 还加大对入厂注聚用化工原材料, 如干粉、交联剂、石油磺酸盐和表活剂、甲醛等产品的质量监督, 从而使注聚用原料产品无论表观质量, 还是内在产品质量均能做到保质保量。
胜利油田孤东采油厂三次采油技术管理中心通过规范制度、严格督查、落实责任, 做好三采资料的录取和管理工作, 为油田开发提供及时、准确、齐全、可靠的第一手资料。针对单井、区块注入三采药剂类型多的问题, 对单一注聚、二元复合驱区块和单井的指标计算方法按照现场实际注入情况, 进行了统一规范, 为取准第一手资料奠定了基础。
针对目前孤东油田三采规模大, 注入井多, 化验工作量大, 取送样工作较繁琐、化验周期长的特点, 进一步规范注聚化验工作, 明确了化验管理程序。以取样化验为主要分析手段, 强化浓度、黏度检测, 对母液与混注液浓度、黏度实施了系统监测。配制站聚合物母液每天取样一次, 井口每旬取样一次, 注聚泵进出口按照设备总数的10%每月取样一次。针对注入液在井口难以混配均匀的特点, 对黏度波动大的井采取多次取样, 混合后一次化验的办法, 减少井口黏度误差。
注重环节质量控制
节约干粉和增油上产到底有多大关系?近年来, 胜利油田孤东采油厂三采中心对1995年来孤东厂实施大规模三次采油工业化应用的5个区块进行反复演算, 最后得出结论:“孤东油田三采区块平均每吨干粉增油46.7t”。换句话说, 就是相当于每投入一袋25kg的干粉就可得到1.17t原油的价值。
如今, 胜利油田孤东采油厂三采中心的职工对聚合物干粉有了这样的认识:“一袋干粉就是一吨油, 不能让干粉从自己的环节白白流走。”近年来, 这个中心开展了“一袋干粉一吨油”工程, 提出了“环节控制, 精细管理, 质量制胜”的目标, 并对聚合物来料、配制、熟化、注入、取样等重点环节重新进行了规范。
为确保把精细做到每一个环节, 胜利油田孤东采油厂进一步加密质量抽检频次, 通过对聚合物母液配制、喂入、注聚泵升压、混配注入和单井井口定期取样监测, 对溶液黏度、黏弹性等重要质量指标实施档案管理等, 进一步强化了质量监控力度。同时, 对注入过程中的清阀、取样、停泵检修等重点工作进一步梳理细化, 并明确规定不管哪一环节排出的聚合物溶液不得落地、不外排, 确保了干粉“颗粒归仓”。职工在加干粉时, 干粉袋子开口的一侧, 总是从袋子顶部切口到袋子最底部, 倒粉时还要用手指弹几下袋子的四个角, 这样, 袋子里的干粉就基本没有剩余了。
在加强室内分析化验的基础上, 胜利油田孤东采油厂认真开展聚合物注入流程黏度状况的全过程检测, 加大对聚合物配制及注入各环节和过程的控制与管理, 加强聚合物黏度检测, 监控各个环节对聚合物溶液的黏度的降解作用。针对矿场实际, 认真做好聚合物注入浓度与黏度的关系、注聚工艺流程及设备对黏度的影响检测, 分析三采注入工艺中使用的阀件、设备的特点, 从提高黏度保留率的角度进行深入分析研究, 找出制约注聚质量提高的因素, 不断优化工艺参数, 提高工艺的适应性, 消除或降低对黏度的影响程度。
胜利油田孤东采油厂还加强了注聚用污水水质监测工作。对三条注聚用污水线设置了8个取样点, 每5天检测一次水质, 不同区块注聚站每天检测一次水质。发现水质指标不符合要求, 及时与有关部门联系整改。
实施分级分类管理
由于受注采井距、注入速度、溶液黏度、井筒和开采状况和地层发育等诸多因素影响, 单井注入压力变化存在较大差异。针对孤东油田注聚单元状况, 综合考虑注采状况、油层发育、影响注入压力上升因素等, 孤东三采中心把注聚井分为单注污水井、高压欠注井、正常注入井和低压窜聚注入井等四个级别, 每一级别作为一类进行管理。不同类别的井, 影响因素不同, 因井治宜, 采取针对性的措施, 不断探索不同类型井组、井区、单元的治理措施。
2009年以来, 胜利油田孤东采油厂进一步强化注聚规律研究, 优化注聚单井注入设计。实施了以“分准、配准、查准、调准”和“勤检查、勤分析、勤调整”为主要内容的“四准三勤”单井注入管理。按吸聚能力, 对注聚井准确分类;按配注标准, 配准母液和污水量;按瞬时和累注标准, 巡查准注聚井波动量;按注聚质量标准, 调整准偏差。
针对不同单元油藏地质特点、不同注聚阶段所表现的砂体、井组和油水井的动态变化, 及时对注聚浓度、段塞和剂量进行调整。还把不正常注聚井分为高压欠注井和低压窜聚井两类, 因井治宜, 分类治理, 采取补孔复射、防砂、解堵等措施治理不正常注聚井。
在对注聚井实施“因井制宜, 一井一策”注入调整的基础上, 进一步深化实施了以注聚单元整体为研究对象的综合调整技术。通过注聚井提浓度、提配注、变向驱替, 采出井产液结构调整、改层生产, 实施油水井“洗井放压、邻井提液、集中降水”等配套联动措施, 实现了注入井和产出井的立体治理;对注聚区层间矛盾突出、层间注入不均的问题, 实施了同心双管分层注聚工艺并取得了较好的现场应用效果。通过实施注聚单元综合治理, 注聚区产量稳步上升。以孤东油田二区注聚区为例, 与注聚前对比日油增加313t, 含水下降7.5%, 累计增油30.6万t。
强化设备运行管理
目前孤东油田5个正注聚单元, 共有5座配制站、4座注入站, 共有12套分散装置, 259台注聚泵, 22台输送螺杆泵, 21台清水离心泵。2009年底, 孤东油田六区二元复合驱工程投产, 改造扩建完工注聚站1座, 新增注聚泵房3座, 新增注聚设备106台 (套) , 分散装置2套。
针对注聚规模扩大和设备老化的实际, 胜利油田孤东采油厂三采中心实行超前管理, 加大运行检查和日常维护力度, 落实设备管理承包制。大力推广设备故障诊断技术, 提高设备性能和设备完好率。严格执行设备分级分类管理, 细化考核标准, 降低设备外修频次;强化现场达标管理、基础资料管理、操作手培训考核等基础工作, 提高设备综合管理水平和运行效率, 保证了注聚项目高质量运行。
针对注聚泵出现盘根盒偏磨、皮带轮轴承漏油等问题, 加强日常一保、二保工作并对泵类设备进行及时改造治理, 共计小修1 000余台次、大修45台次, 使注聚泵完好率从2008年的96%达到现在的99.2%, 注聚泵容积效率平均由90.3%上升到95.6%。针对螺杆泵十字头断和清水泵轴承经常坏等问题, 大修10台次, 使螺杆泵黏度保留率由92.1%上升到97.5%。针对注聚区母液流量计存在瞬时、累计误差较大等问题, 多次与厂家结合整改, 共修复带故障的母液流量计68台, 使现在的母液流量计合格率达到100%, 保证了电磁流量计的准确性和完好率。
结语
有关资料显示, 我国目前主力油田大多进入了特高含水开发阶段, 三次采油已成为国内各高含水油田提高原油采收率的主要手段之一。根据国内外三次采油技术的发展状况, 积极开展老油田三采注聚试验, 提高高含水油田原油采收率, 进一步强化注聚质量监督管理, 增加注聚增油效果, 必将成为老油田开发管理中的一项重要的工作内容。
参考文献
注聚站仿真操作系统开发 第4篇
目前,国内外虚拟现实技术发展十分迅速,在工程方案设计、技术培训、事故现场的模拟等各领域都有广泛的应用,并且获得了非常好的效果。虚拟现实技术能够利用计算机生成较为真实的虚拟仿真环境,使用户沉浸在虚拟环境中,并可以在此环境中通过计算机外部设备以最自然的方式与环境交互,从而产生身临其境的感觉[1]。
1 注聚站仿真系统开发的意义
采用虚拟现实技术将采油厂主要工种的安全知识和各类事故典型案例、工艺流程、井站、作业现场、变电所的各种设备的安全操作规程等技术培训知识进行计算机模拟是一种很好的选择。
注聚站是为聚驱注入系统需求建造的。它由配置站提供高浓度母液,高压注水站提供高压来水,高浓度母液由配置站输送至注入站母液储罐内,经母液汇管进入三柱塞注入泵工作腔内,升至一定高压后,通过母液流量计计量,与计量后的高压来水混合配比符合地质方案要求,在静态混合器内充分混合,变成低浓度聚合物溶液,经单井管线输送到注入井井口,再注入到地下。注聚站仿真操作系统就是为培训员工掌握注聚站操作流程而设计的。
注聚站仿真操作系统是利用虚拟现实技术,将注聚站的安全知识和各类事故典型案例、各种设备的安全操作规程等技术培训知识进行计算机模拟。其在项目定位上不同于传统的生产安全操作培训系统,主要为注聚站常见的、易发生操作事故的生产操作过程提供一套计算机虚拟的、交互的安全操作仿真平台,使员工身临其境地进入一个虚拟的世界中去,使安全操作的培训更加生动、逼真、易于接受,达到寓教于乐的效果,从而大大提高注聚站安全生产的管理水平和实践水平[2]。
2 注聚站仿真系统的设计与实现
针对不同的虚拟仿真操作系统,其开发工具有很多,本文选用了3DS MAX和Virtools,同时附以Photoshop7.0和Microsoft VisualC++6.0等工具软件。3DS MAX是非常优秀的三维建模软件,用其来完成注聚站场景和场景中各种模型的构建;Virtools是一套多功能三维开发工具,能实现注聚站的操作工序演示、交互操作及场景漫游的功能。
2.1 系统总体功能设计
注聚站操作仿真系统主要包括三柱塞泵启泵、停泵,排污螺杆泵启停泵,事故演示和设备巡检四大模块。如图1所示,前两个子系统又分为正确操作演示和操作演练两部分。用户可以先通过正确操作演示学习系统的操作流程,然后通过操作演练进一步学习和练习整个操作流程。重大事故演示是给出在演练过程中如果进行了错误操作而可能造成的事故结果演示,以加深学习人员对错误操作所能产生的严重后果印象。设备巡检系统分为自动巡检和自由巡检两部分。自动巡检按巡检路线逐个检查点巡检。自由巡检为用户提供自由漫游的功能。
2.2 构建系统三维场景
2.2.1 构建三维实体模型
对于虚拟仿真系统来说,系统场景的真实性保证要从三维实体模型的构建开始。所构建原始模型的真实与否直接影响到用户在使用最终系统时的沉浸感。
为了保证注聚站整体构成的真实性,注聚站仿真系统是在采集真实站内场景信息的基础上进行构建的。其构建过程主要包括以下几个步骤。
(1)采集真实站内场景信息。
站内的设备装置位置根据采油厂提供的图纸来获取。具体的设备尺寸根据设备说明书获取,设备外形则通过照相或摄像获取。
(2)构建原始模型。
利用3DS MAX平台,根据所获取的场景信息,利用MAX提供的各种初始模型及各种编辑工具来构建三维实体原始模型。
(3)材质和贴图。
构建完毕的模型,在3DS MAX场景中默认是灰色的,还应根据真实场景的颜色信息为三维实体模型赋予材质或贴图,从而保证仿真系统的高度仿真性。
2.2.2 三维实体模型的优化
因为整个注聚站场景实体众多,若都采用精细模型,势必会影响仿真系统渲染和运行的实时性,因此需要对模型进行优化。对模型的优化可以从两方面来进行。
(1)在构建模型时要注意在保证模型真实性的同时用最少的面。
模型构建中如果能够利用最少的面获得同样的效果,那是最成功的模型[3]。构建模型所用的面越多,则会使得模型的数据量增大,从而影响系统运行时的渲染实时性及运行速率。
(2)构建LOD(层次细节等级)模型。
因为系统场景庞大,所以一个视角中不可能同时显示场景中的所有模型。通过为场景物体构建LOD模型,当物体在观察点内时,采用高级别的LOD模型以保证场景的高度真实性;当物体距离观察点较远时,可以采用低层次的模型替换,只保留物体的大体外观相似性,从而可以保证场景的渲染实时性及运行效率。
2.3 系统三维场景的集成与美化
MAX中构建的三维实体模型,最终需要在Virtools平台下进行集成,并对其进行美化,从而形成可以在电脑终端直接运行的美观的注聚站仿真系统场景,并在其基础上进行系统操作引擎的设计与实现。具体步骤包括:
(1)系统的集成
要想将系统在Virtools中进行集成从而方便进行下一步工作,首先要将在MAX中构建的注聚站三维实体场景放入Virtools中。而在MAX中构建的场景,是不可以直接用于Virtools的,需要导出成为.nmo格式,然后再将此格式的文件导入到Virtools中。
将所有在MAX中构建的注聚站相关模型导入到Virtools中,并对其进行位置和大小的比例调整,使其符合注聚站的真实场景构建,这就完成了系统的集成。
(2)系统的美化
因为MAX中的灯光不能被直接导入到Virtools中,所以还需要在Virtools中添加灯光,并根据调整后的灯光对模型的材质贴图等进行调整,还可以对场景地面设置反光等效果,这就是系统的美化。经美化后的三维场景具有高度仿真性,能提高用户的沉浸感。
系统集成并美化后的某一场景如图2所示。
2.4 系统操作引擎的实现
本系统中的操作引擎包括操作演示、操作演练、自动漫游和自主漫游,这些功能都是在Virtools平台上利用Virtools提供的具有不同功能的Buliding Block功能模块来实现的。这些功能模块具有自己的特定属性和功能。结合vsl或者经VC++平台自行编写实现的具有特定功能的自定义BB模块,还可以解决系统的代码重用及冗余问题。由于实现过程繁琐,这里不再赘述。
2.4.1 演示与演练的实现
为了让用户熟悉并掌握注聚站的操作流程,系统的三柱塞泵和排污螺杆泵模块采用了两种展示方式:演示和演练。
(1)操作演示。
它是系统在开发时直接设置好正确的操作流程,用户只需要选择某一个模块的某一项工序,即可观看系统已经设置好的正确的操作流程。用户在观看的同时可进行操作流程的学习和记忆。
(2)操作演练。
它是用户在经过演示部分的学习之后,通过人机交互设备例如鼠标、键盘等亲自进行具体的设备工序操纵,系统会根据用户操作的对错进行操作正确与否的提示。在用户操作过程中,可以退回或前进到该工序的某个步骤,在忽略已熟练步骤的基础上,用户可以反复对不熟练步骤进行练习,从而加深对该操作步骤的熟悉和掌握。通过演练,用户可以进一步熟悉和掌握相关的操作流程,从而减少实际操作中可能引起的事故。
重大事故模块则主要采用了演示的展示方式。针对两个模块进行误操作时可能出现的事故进行事故后果展示,以提醒新用户误操作可能造成的人员伤亡和设备损害,从而让新用户对这些可能出现的错误引起重视,以避免现实操作中出现此类错误而造成人员重大伤亡及设备损耗。
2.4.2 漫游引擎的实现
系统的巡检模块主要是便于新用户对整个注聚站场景进行巡视检查,它主要是对注聚站三维场景进行浏览,在实现该模块时,充分考虑了用户的浏览需求,设计并实现了两种漫游引擎:自动漫游和自主漫游。
(1)自动漫游。
该引擎是在注聚站三维场景中设置了固定的巡检路线。这些巡游路线根据巡检目的地的不同,进行了路线序号编排。用户在使用该模块时,可根据自身的巡检目的地,选择对应的巡检路线,则系统会按照已经设定好的路线,展示沿途的注聚站设备,并最终达到目的地。该部分同时配备语音和文字展示,利于用户便捷地了解和掌握相关的巡检信息。
(2)自主漫游。
自主漫游是指用户通过鼠标、键盘等外部操纵设备自由控制自己的漫游路径,随意地在注聚站场景中自由巡检相关设备。该方式下需要提前在虚拟场景中设置一个真实用户的替身,这里是摄像机。该摄像机模拟用户的视角,展示用户看到的场景信息。当用户通过外设改变摄像机的视角时,可以看到不同位置和不同方向的注聚站场景。系统在自主漫游方式下为摄像机和物体之间设置了碰撞检测,以避免摄像机穿透物体的现象发生,从而确保系统展示的真实性,提高用户的沉浸感。
3 结束语
本文所设计与实现的注聚站仿真操作系统为即将参与注聚站作业的新用户提供了和真实环境相差无几的虚拟仿真环境,将现实中的场景搬入计算机中,避开真实环境学习操作中可能出现的各种错误及事故,通过用户熟悉的键盘鼠标等计算机外设进行反复的生产操作控制练习,以此让新用户深入学习注聚站各工序操作流程,加深对这些操作工序的了解和掌握。该系统在避免误操作损伤设备的同时也保护了新用户的人身安全,同时也节约了大量的设备折旧资金及培训资金,是一种有效且安全的虚拟仿真培训系统。
摘要：针对注聚站生产安全操作中新手员工易出现严重操作事故的情况,结合虚拟现实技术,利用3DS Max和Virtools构建用于员工安全操作培训的注聚站仿真操作系统,其主要为注聚站常见的、已发生操作事故的生产操作过程提供一套虚拟的、交互的安全操作仿真平台。该系统利于员工深入学习、了解并掌握注聚站的操作流程,大大提高了注聚站安全生产的管理水平和实践水平。
关键词：注聚站,仿真,漫游引擎,演练
参考文献
[1]李长山,刘晓明,朱丽萍,等.虚拟现实技术及其应用[M].北京:石油工业出版社,2006:18-26.
[2]杨王黎,王惠影.基于Virtools的注聚站虚拟培训系统的设计与实现[J].计算机工程与科学,2009(1):134-137.
油田三采注聚工艺问题探析 第5篇
1油田三采注聚工艺中存在的问题
1.1注聚泵故障问题时有发生
在通过三采注聚工艺对油田进行开采过程中,常常会发生注聚泵泵头断裂、连杆断裂、十字头瓦与曲轴瓦损坏及油封漏油等现象。从采油厂的具体实际工作相关统计显示,注聚泵利用率不足98%[1],对其故障进行维修超过百余次,累计三采注聚物质注聚量比计划注聚量减少两千立方,其中减少的注聚量大都因为注聚泵故障而造成的。这主要是因为注聚泵设计上存在一定问题,造成其在运行当中存在较多的故障,进而造成注聚过程中时效率不高,给整个采油作业注聚量的正常注入都造成了影响。
1.2吸水剖面见分布呈不均匀状态
因为开采层位不同,层间物质存在较大差异,导致吸水剖面出现分布不均匀的状态。因为油藏具有很多的类型,储层也十分复杂,所以注聚层位不同就会造成层内以及层间出现严重的干扰,导致吸水剖面十分不均匀。而注聚物质性质不同也会造成储层的吸水剖面不均匀,造成层间动用具有较大差异,进而给三采注聚工艺的采油效果造成一定影响。
1.3三采注聚造成注入井压力较高
因为有些油田在储层物性上具有较大差异,所以为促进中低渗透储层的动用程度有效提高,进而实现原油产量提高的目标,要对三采注聚物达到的体积进行扩充,在注聚前不仅要进行调驱,同时强度要大,然而这一过程会造成一些油井在调剖时或调剖后出现注聚压力升高,严重地还会出现注不进的问题,造成三采注聚效果的降低。
1.4粘度不高,注聚效果低下现象
在开展三采注聚工艺过程中,假如清水配制污水稀释超高分子聚合物的区块进行投产之后,其中很大一部分的采油井在井口进行原油取样时会得到粘度较低的原油,有的甚至最低平均粘度要低于12m Pa·s[2],进而因为注聚物质混合不均匀而造成使许多油井产生见聚快然而效果欠佳的问题。
2针对油田三采注聚工艺存在问题应采取的对策
根据油田三采注聚工艺应用过程存在的一些问题,为了更好的提升注采效率和效果,提升油井产量,应该采取相应的对策,具体如下:
2.1对注聚系统进行工艺改造
根据相关研究显示,为了更好地提升注聚系统的效率,应该提升注聚泵母液进口压力[3],所以,要对注聚系统中母液供给流程进行设计改造,重新设计并铺设对母液超越流程,进而有效的达成外输泵向注聚泵供液的目标。
2.2改善层间矛盾与压力层内动用情况
结合三采注聚区域的油藏的相关探讨,深入探究油套分层注聚以及井口分压注聚工艺,要不断的改善层间矛盾与压力层内动用间情况[4],从而更好的提升聚合物驱波效率,更好的发掘剩余油的潜力,对井号进行优选,对分注层间中具有较大差异的注聚井进行油套分注,在井下应用高温高压分割器,并将其划分成两个注聚层段,在井口应用低剪切调节阀以及智能混配比,从而对低压力注入层的流量进行更合理的控制,使其在注入压力不同的条件下,实现油管层和套管层的注聚。
2.3合理设计三采注聚物质的混合工艺
要合理设计三采注聚物质的混合工艺,不断完善污水曝氧工艺。此外,还要对基础地质进行深入探究,对三采注聚工艺技术以及产品进行创新,要充分考虑油田具体特征和情况,对各种机理和体系,例如沫复合驱油以及表面活性剂驱油体系进行深入研究,充分利用钻井过程中得到的岩芯,对储层的地质物理参数进行研究,对其更好的设计;同时应用物理及数值模拟方式,模拟应用三采注聚工艺后油藏储层变化以及聚合物驱后剩余油的分布特点,从而更好地应用三采注聚工艺,提升油田的采收率。
2.4宏观掌握油田三采注聚工艺项目
从宏观角度掌握油田三采注聚工艺项目,提升增油降水的效果。要对三采注聚工艺后储层含水上升以及产量递减规律进行分析与掌握,进而能够从技术角度促进三采注聚工艺的提升,并积极实施各种试探,从而更快更好的实现三采注聚工艺。
3结语
在油区的老油田生产过程中,三次注聚采油技术是确保其能够稳定持续的重要技术,可以很好地起到降水增油,提升原油开采率的作用。针对油田三采注聚工艺当中存在的问题,相应的采取对策,可以有效的促进油田的三采采油,进而为我国石油产量的实现提供更好保障。
摘要：在对老油田进行开采的过程中,三采注聚工艺是一项十分关键的采油技术,该技术能够使油田在开采过程中保持生产稳定,提升油田中老油井的原油采收率,并达到降水增油的效果。因此,对油田三采注聚工艺进行研究非常重要。本文介绍了油田三采注聚工艺中存在的一些问题,并针对问题提出了相应的对策。
关键词：油田,三采注聚工艺,问题,对策
参考文献
[1]高山,张丽英,杨庆军.注聚泵动力端故障原因分析与治理对策[J].中国科技博览,2016,(6).
[2]张寅杰.胜利油田三采注聚工艺存在的问题及对策[J].中国石油和化工标准与质量,2012,32(1):261.
[3]李琦.解析某油田三采注聚工艺中问题和应对策略[J].化工管理,2014,(4):227.