一種地層參數閥門模擬試驗方法

曲玉辰（遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010）

一種地層參數閥門模擬試驗方法

曲玉辰（遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010）

油田開采工藝技術進步離不開工藝技術試驗，模擬油層參數，是建立試驗裝置的關鍵，地層參數的多樣性、復雜性、廣大性及相互干擾性，是無法同時通過設備進行模擬的。為解決地層參數模擬問題，本文提出了流量等效法，通過閥門實現地層參數的綜合模擬，并通過試驗驗證了該方法的可行性。

地層參數；閥門特性；模擬方法

油藏地質特征伴隨油田勘探、開發全過程，尤其是油田開發時期，詳細了解油藏特點對選擇合理油田開發方式，提高油田產量及開采效率非常重要。但隨著油田開發深入，地層能量降低，地層壓力、地層滲透率、地層孔隙度等地層參數都將發生變化，加之層間串通、臨近井注水、注汽等工藝措施應用，使地層參數變化更加復雜，給地層參數測試及分析帶來極大困難。沒有準確的油藏參數，給開發工藝技術方案選擇和管柱實施帶來很大的誤差，甚至失敗。對于需要精確配置注入量的分層注水、分層注汽（氣）技術管柱中的配水器、配汽（氣）器孔徑試驗優選，地層參數更加重要。

1 地層參數模擬方法

油田開采工藝技術研發過程中，需要對所研制的工具進行模擬試驗，以達到最優的性能，因此需要建立模擬試驗裝置，模擬油井工礦，這就需要對地層參數進行真實的模擬。但是，由于油藏地層參數的多樣性、復雜性、廣大性及相互干擾性［1］，使得通過設備或設備組合無法實現各參數的同時模擬，單一參數的模擬又無法反映真實的地層環境，給工藝技術研發試驗帶來無法預估的誤差。為解決地層參數模擬問題，本文提出了一種應用流量等效法對地層參數實現綜合模擬，即將地層壓力、孔隙度、滲透率等復雜地層參數綜合反映到流量變化上，通過閥門開度變化產生的流量變化，實現對各層地層參數的模擬。對多層油井來說，可以通過各層流量比，反映各層地層參數的綜合影響指標。

管道中的流體流經閥門時，其流動參數可以由流體力學的公式求解。由于閥口為薄壁孔口，其流量公式可以由伯努利方程推導得出：

式中：

q——流經閥口的流量；

C——由閥口的形狀、尺寸和流體性質決定的系數，由實驗得出，為常量；

A（x）——閥門的過流斷面面積，與閥口開度有關；

Δp——閥口兩端的壓力差。

從上式可以看出：當壓差一定，流量與閥門開度有關，當閥門開度一定，流量與壓差有關。在一些注入工藝技術中，一旦條件確定，兩端壓差Δp幾乎不變，可以看做是常量。則流量變化僅由閥口開度變化引起，且成線性關系。

根據閥門特性曲線［2］，由于可以不考慮壓差，閥門的流量特性僅由其自身的結構參數即閥芯形狀完全決定，故此為便于調節及控制，設備選型時應選擇直線流量特性的調節閥，且其線性度要高，回程誤差要小。常用閥門中，隔膜閥的流量特性接近快開特性，蝶閥的流量特性接近等百分比特性，閘閥的流量特性為直線特性，球閥的流量特性在中啟閉階段為直線，在中間開度的時候為等百分比特性。因此，可以選用閘閥作為地層參數模擬的載體，具體效果可以通過試驗來驗證。

2 試驗分析

選用流量特性曲線非常接近的閘閥，建立三層模擬試驗裝置，測試在不同系統流量條件下，閥門是否能夠實現各層穩定的流量配比，試驗結果如下圖所示。

通過上圖可以看出，在設定流量比的情況下，改變系統流量，各層流量比保持不變，可以說明，各層閥門能夠實現對各層地層參數影響比例的穩定模擬。

3 結語

本文從油田開發油藏地層參數模擬方法入手，分析地層參數的特點，提出流量等效法，實現對地層參數的綜合模擬，并通過閥門將各層地層參數產生的影響反映到各層流量比例上。該方法適用于油田開采過程中的注水、注汽（氣）等工藝技術管柱所用配水器、配汽（氣）器優化試驗，為現場施工過程各層配注量確定提供準確試驗數據。同時，該方法實現簡單，大大降低了試驗設備建設中流程的復雜程度及控制難度，提高了試驗精度，大大節約了試驗系統建設成本和運行成本。

［1］金毓蓀.巢華慶等.采油地質工程［M］.石油工業出版社，2003年07月.

［2］孫家孔.譯著.閥門手冊［M］.中國石化出版社，2007年05月.