分層注水水嘴的應(yīng)用

趙鵬睿 呂敬波

1大慶油田采油三廠2勝利油田勝利采油廠

分層注水水嘴的應(yīng)用

趙鵬睿1呂敬波2

1大慶油田采油三廠2勝利油田勝利采油廠

當(dāng)前注水工藝技術(shù)需要解決的工藝問題是控制含水率上升速度、保持產(chǎn)液量穩(wěn)定上升。測得大慶油田采油三廠B3—D 6—430井的第一層水嘴直徑應(yīng)該為5.0mm，才能滿足現(xiàn)場需求。利用FLUENT軟件模擬所得的水嘴直徑與速度大小成正比，與流量大小也成正比，即直徑越大，速度越大，流量也越大。在油田分層注水中，當(dāng)某一層的水嘴直徑變化時(shí)，其他層的數(shù)據(jù)也相應(yīng)地發(fā)生改變，這時(shí)嘴損曲線與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)并不適用，可以用FLUENT軟件進(jìn)行井下模擬，為現(xiàn)場注水井水嘴選擇提供更合理的依據(jù)。

分層注水；水嘴；FLUENT軟件；模擬

分層注水是通過在注水井內(nèi)下封隔器把油層分隔開幾個注水層段，在各注水層段均下配水器，并安裝不同直徑水嘴的注水工藝。該工藝解決了層間的矛盾，把注水合理地分配到各層段，對滲透性好、吸水能力強(qiáng)的層控制注水；對滲透性差、吸水能力弱的層加強(qiáng)注水，以提高產(chǎn)量。

當(dāng)前注水工藝技術(shù)需要解決的工藝問題是控制含水率上升速度、保持產(chǎn)液量穩(wěn)定上升。原則是，總注水量隨產(chǎn)液量增長和地層壓力要求而提高的同時(shí)，采取注水層段細(xì)分、封隔器雙卡為重點(diǎn)的分層注水系列調(diào)整措施。

1 水嘴的應(yīng)用類型

大慶油田分層注水技術(shù)是靠調(diào)整層段配水水嘴的直徑來實(shí)現(xiàn)的，分層注水工藝是利用分隔器把注水井的全部注入層分成若干具有相對獨(dú)立流壓的層段，每段通過配水器與油管連通獲得進(jìn)水，各負(fù)擔(dān)一組垂向臨近小層的注水。籠統(tǒng)注水各小層的吸水量主要靠流動系數(shù)和壓差自然分配；分層注水井可通過調(diào)整配水器在一定程度上控制各分注層段的相對吸水量，分注層段內(nèi)各小層的吸水量仍然要靠其流動系數(shù)和壓差自然分配。

大慶油田已應(yīng)用的水嘴材質(zhì)一般是鋼和陶瓷，有時(shí)水嘴還加護(hù)網(wǎng)。根據(jù)注水井的配注水能力，水嘴直徑一般在0.8～12mm之間。恒流配水技術(shù)也要動態(tài)適時(shí)調(diào)整層段配水水嘴的直徑，但因成本高應(yīng)用規(guī)模較小。

2 利用FLUENT軟件進(jìn)行水嘴分析

2.1 利用GAMBIT建立模型

GAMBIT提供了多種網(wǎng)格劃分方式，選擇了以Tgrid方法作為體網(wǎng)格劃分方案。根據(jù)現(xiàn)場提供數(shù)據(jù)，按照實(shí)際數(shù)據(jù)建立計(jì)算模型，啟動GAMBIT，創(chuàng)建注水管模型，設(shè)置注水管長度為13.425m，半徑為0.031m。在注水管上畫出水嘴，水嘴直徑分別為0.002 5和0.004 1 m，將水嘴移動到相應(yīng)位置，并使注水管與水嘴連接為一個整體。

2.2 應(yīng)用FLUENT軟件對模型進(jìn)行數(shù)值模擬

讀入網(wǎng)格文件shuizui.msh，打開GAMBIT輸出的shuizui.msh文件。創(chuàng)建計(jì)算模型，設(shè)置求解器Solver并選擇非耦合法求解，同時(shí)此模型還應(yīng)用了標(biāo)準(zhǔn)壁面湍流函數(shù)。流體的物理屬性應(yīng)用waterfluid[h2o＜1＞]模擬。

3 水嘴分析的具體應(yīng)用

3.1 進(jìn)行水嘴分析的目的

通過采油三廠注水井分注數(shù)據(jù)樣表中提供的數(shù)據(jù)，給B3—D6—430井第一層安裝上合適的水嘴，使其能夠正常運(yùn)行。

3.2 改變水嘴直徑大小進(jìn)行調(diào)試

（1）當(dāng)?shù)谝粚铀熘睆綖?.5mm時(shí)，其他條件設(shè)置相同。根據(jù)4.5mm水嘴速度矢量分布圖和第二層水嘴速度矢量分布圖，取第一層水嘴速度為5.7m/s，第二層水嘴速度為3.3m/s，可算得兩層的流量分別為7.83與15.05 m3/d，與實(shí)際情況相差較大。

（2）當(dāng)?shù)谝粚铀熘睆綖?.5mm時(shí)，其他條件不變，根據(jù)5.5mm水嘴速度矢量分布圖和第二層水嘴速度矢量分布圖，取第一層水嘴速度為11.3m/s，第二層水嘴速度為8.7m/s，可算得兩層的流量分別為23.18與39.68m3/d，與實(shí)際情況相差較大。

（3）當(dāng)?shù)谝粚铀熘睆綖?mm時(shí)，其他條件不變，根據(jù)5mm水嘴速度矢量分布圖和第二層水嘴速度矢量分布圖，取第一層水嘴速度為5.8m/s，第二層水嘴速度為4.2m/s，可算得兩層的流量分別為9.83與19.15m3/d，與實(shí)際情況基本吻合。

4 結(jié)論

（1）測得大慶油田采油三廠B3—D6—430井的第一層水嘴直徑應(yīng)該為5.0 mm，才能滿足現(xiàn)場需求。

（2）利用FLUENT軟件模擬所得的水嘴直徑與速度大小成正比，與流量大小也成正比，即直徑越大，速度越大，流量也越大。

（3）在油田分層注水中，當(dāng)某一層的水嘴直徑變化時(shí)，其他層的數(shù)據(jù)也相應(yīng)地發(fā)生改變，這時(shí)嘴損曲線與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)并不適用，可以用FLUENT軟件進(jìn)行井下模擬，為現(xiàn)場注水井水嘴選擇提供更合理的依據(jù)。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.022