曲玉辰

辽河油田分公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦 124010

摘要：油田开采工艺技术进步离不开工艺技术试验，模拟油层参数，是建立试验装置的关键，地层参数的多样性、复杂性、广大性及相互干扰性，是无法同时通过设备进行模拟的。为解决地层参数模拟问题，本文提出了流量等效法，通过阀门实现地层参数的综合模拟，并通过试验验证了该方法的可行性。

关键词：地层参数；阀门特性；模拟方法

0 引言

   油藏地质特征伴随油田勘探、开发全过程，尤其是油田开发时期，详细了解油藏特点对选择合理油田开发方式，提高油田产量及开采效率非常重要。但随着油田开发深入，地层能量降低，地层压力、地层渗透率、地层孔隙度等地层参数都将发生变化，加之层间串通、临近井注水、注汽等工艺措施应用，使地层参数变化更加复杂，给地层参数测试及分析带来极大困难。没有准确的油藏参数，给开发工艺技术方案选择和管柱实施带来很大的误差，甚至失败。对于需要精确配置注入量的分层注水、分层注汽（气）技术管柱中的配水器、配汽（气）器孔径试验优选，地层参数更加重要。

1 地层参数模拟方法

油田开采工艺技术研发过程中，需要对所研制的工具进行模拟试验，以达到最优的性能，因此需要建立模拟试验装置，模拟油井工矿，这就需要对地层参数进行真实的模拟。但是，由于油藏地层参数的多样性、复杂性、广大性及相互干扰性[1]，使得通过设备或设备组合无法实现各参数的同时模拟，单一参数的模拟又无法反映真实的地层环境，给工艺技术研发试验带来无法预估的误差。为解决地层参数模拟问题，本文提出了一种应用流量等效法对地层参数实现综合模拟，即将地层压力、孔隙度、渗透率等复杂地层参数综合反映到流量变化上，通过阀门开度变化产生的流量变化，实现对各层地层参数的模拟。对多层油井来说，可以通过各层流量比，反映各层地层参数的综合影响指标。

管道中的流体流经阀门时，其流动参数可以由流体力学的公式求解。由于阀口为薄壁孔口，其流量公式可以由伯努利方程推导得出：

 

式中：

q——流经阀口的流量；

C——由阀口的形状、尺寸和流体性质决定的系数，由实验得出，为常量；

A（x）——阀门的过流断面面积，与阀口开度有关；

Δp——阀口两端的压力差。

从上式可以看出：当压差一定，流量与阀门开度有关，当阀门开度一定，流量与压差有关。在一些注入工艺技术中，一旦条件确定，两端压差Δp几乎不变，可以看做是常量。则流量变化仅由阀口开度变化引起，且成线性关系。

根据阀门特性曲线[2]，由于可以不考虑压差，阀门的流量特性仅由其自身的结构参数即阀芯形状完全决定，故此为便于调节及控制，设备选型时应选择直线流量特性的调节阀，且其线性度要高，回程误差要小。常用阀门中，隔膜阀的流量特性接近快开特性，蝶阀的流量特性接近等百分比特性，闸阀的流量特性为直线特性，球阀的流量特性在中启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。因此，可以选用闸阀作为地层参数模拟的载体，具体效果可以通过试验来验证。

2 试验分析

     选用流量特性曲线非常接近的闸阀，建立三层模拟试验装置，测试在不同系统流量条件下，阀门是否能够实现各层稳定的流量配比，试验结果如下图所示。

     

 

通过上图可以看出，在设定流量比的情况下，改变系统流量，各层流量比保持不变，可以说明，各层阀门能够实现对各层地层参数影响比例的稳定模拟。

3 结语 

本文从油田开发油藏地层参数模拟方法入手，分析地层参数的特点，提出流量等效法，实现对地层参数的综合模拟，并通过阀门将各层地层参数产生的影响反映到各层流量比例上。该方法适用于油田开采过程中的注水、注汽（气）等工艺技术管柱所用配水器、配汽（气）器优化试验，为现场施工过程各层配注量确定提供准确试验数据。同时，该方法实现简单，大大降低了试验设备建设中流程的复杂程度及控制难度，提高了试验精度，大大节约了试验系统建设成本和运行成本。

参考文献：

[1] 金毓荪 巢华庆等.采油地质工程[M].石油工业出版社,2003年07月. 

[2] 孙家孔 译著.阀门手册[M].中国石化出版社,2007年05月.