汽輪機驅動給水泵系統實時解耦與仿真

鄧春++李敏

摘 要：汽輪機驅動給水泵系統是具有時變不確定性的多變量耦合系統。設計的自適應PID控制器由BP網絡在線實時整定，可以達到較好解耦效果。

關鍵詞：汽輪機驅動給水泵系統；解耦；特性分析

隨著國內油氣資源鉆探逐漸轉向泥頁巖、7000m以上超深層、異常高溫高壓層等復雜層位，對入井流體提出更高的要求[1]。修井液的有效性不僅關系到修井過程對油氣層的保護程度，在一定程度上也決定著鉆完井過程儲層保護的有效性。修井液必須在早吃與地層配伍的情況下，具備防膨、性能穩定，滿足正常循環和攜砂、攜污染物的能力。國內鄢捷年[2]、向興金[3]、鄭力會[4]、楊憲民[5]等學者和現場工程技術人員已經完成包括絨囊修井液、暫堵型修井液、新型聚合物鹽水修井液、強抑制修井液等體系研究，這些修井液針對具體地層都有較好的效果。本文從抗溫和儲層保護兩個角度出發，研制無固相低傷害修井液體系。

1 處理劑的優選

無固相修井液體系配方是對各處理劑的優選組合而形成的，配方主要對溫度和儲層保護兩個方面進行針對性的分析研究。

1.1 增粘劑

增粘劑主要用來提高修井液的粘度與控制失水，常見的增粘劑主要有水解聚丙烯酰胺、黃原膠、CMC等。XC的抗鹽能力比聚丙烯酰胺好，且性能比較穩定，但不同廠家生產的黃原膠性能差異相當大，因此必須對黃原膠進行篩選。通過對XC、CMS與瓜膠抗高溫抗鹽流變性性能的實驗分析，XC較CMS、瓜膠提粘及抗溫性能好，因此在實驗配方中選擇了XC增粘劑。

1.2 降濾失劑

常規的降濾失劑主要有SMP、SPNH、SPC、NPAN、CMC、PAC以及勝利油田井下作業公司提供的SD-102、SD-201、SD-202、聚合物降失水劑等，降濾失劑主要是在井壁上形成低滲透率、薄而致密的濾餅，減少修井液中的水進入井壁，防止濾液造成的儲層損害。

綜合考慮各種因素，實驗選用多種種降濾失劑，分別為：PAC-LV、JT888、CMC-LV、聚丙烯腈胺鹽、SD-102、SD-201、SD-202、SPC、SPNH等。實驗使用配方體系為：3%膨潤土+5%PD+3%SMC+20%NaCl+0.3%待評價降濾失劑。其中固定降濾失劑的加量均為3%，配方體系經過熱滾后，考察降濾失劑的變化對修井液流變性能的影響，部分實驗結果見表1。從表1中可以發現，PAC-LV的API濾失量最小，為38.2ml/30min；與CMC-LV、聚丙烯腈胺鹽的API濾失量很接近；而JT888的API濾失量最大，為79.2ml/30min，是PAC-LV的2倍多。因此射孔液、修井液體系配方中的降濾失劑優選PAC-LV。

1.3 緩蝕劑

鹽水體系的修井液有很強的腐蝕性，因此在體系中選擇適當種類和濃度的緩蝕劑對防止套管和井下工具的鹽腐蝕非常重要。油田現用緩蝕劑、1號緩蝕劑、2號緩蝕劑，實驗溫度為160℃，腐蝕材料為N80、X20，腐蝕介質為修井液，實驗時間為72h。

油田現用的緩蝕劑防腐性能較差，也可能是本項目研究體系中顯示防腐性能稍差。1號、2號緩蝕劑都有一定的防腐性能，均能夠滿足項目要求，建議采用1號緩蝕劑其加量為0.5%。

1.4 油層保護劑

油氣層保護劑是水基修井液中抑制粘土水化、膨脹或收縮、分散與運移的主要成分。實驗選用CD-5、BCS-851、RX-5、NPG-4等四種油氣層保護劑，進行儲層保護劑性能評價。

實驗結果說明，在無固相清潔鹽水修井液（射孔液）體系中，CD-5、NPG-4兩種油氣層保護劑能與其他處理劑在高溫下相配伍。

2 體系建立與評價

無固相修井液配方優選實驗是在處理劑優選的基礎上確定的，經過多次優選實驗，確定修井液配方為：水+1%XCT+0.5%PAC-LV+8%CMJ-1+0.5-1.0% CD-5+1%1號緩蝕劑+其它。

2.1 流變性能評價

加入適量的KCOOH將其密度調至1.40g/cm3，經過150℃高溫熱滾16h后取出測其流變性能，該修井液流變性較好，濾失量較低，動/塑比、初/終切力值均較高，說明修井液的懸浮攜砂性能好，其pH值較熱滾前略有降低。 （下轉第132頁）

（上接第245頁）

2.2 儲層保護效果評價

在研究出無固相保護儲層抗高溫修井液配方的基礎上，進行了體系配方保護油氣層效果的評價實驗（模擬實驗），用儲層巖心進行了體系滲透率恢復實驗（體系油氣層保護效果評價實驗）。實驗結果見表5所示。

實驗結果表明，無固相保護儲層修井液體系配方的巖心滲透率恢復率都在85%以上，能滿足現場施工的需要，保護油氣層效果好。

3 結論

（1）優選合適的處理劑及其最佳加量，形成一套抗高溫無固相保護儲層修井液；（2）研究的修井液防腐效果好，腐蝕速率滿足使用要求；（3）修井液體系抗溫效果好，體系的流變性能和失水造壁性好；（4）無固相修井液儲層保護效果好，返排恢復率超過85%以上。

參考文獻：

[1]徐同臺，趙忠舉，袁春.國外鉆井液和完井液技術的新進展[J]. 鉆井液與完井液，2004，21（02）：1-10.

[2]鄢捷年，劉繼生.強抑制性水基修井液的優化設計與應用[J]. 鉆井液與完井液，2002，19（05）：13-15.

[3]李蔚萍，向興金，舒福昌等.修井液用新型油溶性暫堵劑 DFA 的室內性能評價[J].鉆井液與完井液， 2005，22（02）：24-25.

[4]鄭力會，王志軍，張民立.鹽膏層用高密度有機鹽鉆井液的研究與應用[J].鉆井液與完井液，2005，21（04）：37-39.

[5]賈虎，楊憲民.固化水工作液在壓井修井過程中的成功應用[J]. 鉆井液與完井液，2007，24（B09）：115-117.

作者簡介：霍泓宇（1988-），女，甘肅敦煌人，本科，從事鉆完井及采油工程技術工作。endprint