[发明专利]一种分析近井地带及射孔炮眼处油水乳化行为的方法

说明书

技术领域

本发明涉及油井非地面流动剪切单元油水乳化行为的量化评判方法，具体涉及一种分析近井地带及射孔炮眼处油水乳化行为的方法。

背景技术

由于原油在开采过程中具备着形成油水乳状液的条件，因此油田开发中原油大部分是以各种不同稳定程度的乳化液形式采出，对其乳化行为的有效辨识则是后续实现原油净化的关键。常规的油水乳化液是一种水珠分散于油相中的油包水(W/O)体系，或油珠分散于水相中的水包油(O/W)体系，随着化学驱油技术的应用，驱油剂的协同作用还会导致多重油水乳状液(O/W/O或W/O/W)的形成(Liu Juan(刘娟)，Zhao Yapu(赵亚溥)，Hu Bin(胡斌)，Ren Sili(任嗣利)，Chemical Industry and Engineering Progress(化工进展)，2013，32(4)：891～896)。除了这些内外相组成特性及油水界面性质等内部因素外，以近井地带地层孔隙及射孔炮眼处为典型剪切流场的外部剪切作用对油水乳化液体系的热力学及动力学稳定性具有重要影响(Huang Qiyu(黄启玉)，Zhang Fan(张帆)，Zhang Jinjun(张劲军)，Wang Min(汪岷)，Bai Dongqiao(白东乔)，Oil and Gas Storage and Transportation(油气储运)，2007，26(6)：49～51；Li Chuanxian(李传宪)，Yang Fei(杨飞)，Chemical Industry and Engineering Progress(化工进展)，2009，21(6)：1124～1133；Wang Zhihua(王志华)，Liu Yang(刘扬)，Zhang Hongqi(张宏奇)，Oil and Gas Storage and Transportation(油气储运)，2016，35(3)：1～9)。一直以来，油水乳状液问题的解决经历了包括机械处理、电场处理、化学处理和热处理等在内的多种方法，如今，无论从作用机理、技术效果，还是节能环保的角度来看，化学破乳已成为油田开发过程中运用最为广泛的方法，但化学破乳剂在原油采输系统中投加节点位置的选择与设计，仍然是依靠经验，而缺乏科学性，有的采用井筒加药、沿程破乳，有的采用井口加药、管道破乳，有的则采用下游集输处理站集中加药破乳。这些非标准化的做法都主要归因于对上游剪切流场中油水乳化过程的描述不具体，对关键节点的油水乳化行为辨识不清楚。即便在破乳操作前能够掌握了内外相的组成特性，但对油水体系经历的外部剪切作用贡献于乳化的科学描述仅停留在定性层面；同时，即便针对剪切流场中油水乳状液分散相液滴的力学行为有着“变形破裂理论”(Hu Mengyue(胡盟明)，Dong Shouping(董守平)，Experiments and Measurements in Fluid Mechanics(流体力学实验与测量)，2000，14(4)：46～50；Jiang Xuemei(姜雪梅)，Dong Shouping(董守平)，Zhang Hongguang(张红光)，Liu Guobiao(刘国彪)，Wang Yanli(王彦丽)，Journal of Experiments in Fluid Mechanics(实验流体力学)，2008，22(1)：61～64)，但其主要还是局限于为集输处理站油水分离设备内流动和剪切分布的合理性提供可靠依据、方法和优化指标，并没有着眼于油水乳状液的形成过程而针对原油采输环节建立科学的乳化行为量化分析方法，更没有将微观“剪切变形”和宏观“流动压降”联系起来，缺少有效的油水乳状液流动压降与剪切变形的定量描述方法。

相比于具有可观剪切应力、流速的垂直井筒、喷油嘴及集输管道，近井地带地层孔隙及射孔炮眼处作为原油采输过程经历的首个主要剪切流场，无疑对油水的乳化有着重要影响，甚至决定着采输沿程乳化稳定性的分布规律以及整体高效破乳节点的选择。尽管剪切流场中的剪切应力、流速均是有方向的矢量，但剪切做功后生成的能量却是没有方向的标量，这便为流场宏观流动对剪切乳化作用贡献的定量描述提供了方便，自然也为传统中往往予以忽略的油井非地面流动剪切单元油水乳化行为的量化评判提供了可能。因此，发明一种利用剪切能分析近井地带及射孔炮眼处油水乳化行为的方法，对于确定该流场中宏观流动压降对剪切乳化作用的贡献，辨识、对比不同油井、不同生产方式、不同动态生产特征下油水的乳化稳定程度，实现对该剪切流场中破乳机制的表征与解释，以及促进并优化原油采输系统化学破乳方案设计与工程的建设均具有重要意义，同时也有益于原油紧缺和低碳经济背景下油田开发地下地面一体化理论与技术的推广应用。