水平井砾石充填防砂施工参数模拟研究

水平井砾石充填防砂技术能够有效延缓水锥的形成,延长防砂有效期,最大限度地发挥水平井的产能.其中,施工参数优化设计是保证水平井砾石充填效率的重要技术手段.为此,建立了以平衡堤理论为基础的数学模型,在优化数值模拟的基础上,对水平井砾石充填施工参数进行了模拟优化,形成了水平井砾石充填防砂技术的理论基础.同时借助水平井参数优化物理模拟,对砾石充填排量、砂浆体积比、冲筛比、携砂液粘度和滤失量等影响充填效率的关键因素进行了室内实验研究,为高强度挡砂屏障的建立提供了可靠的技术支撑.     

水平井砾石充填防砂模拟研究

介绍了水平井砾石充填防砂物理模拟和数值模拟的实验研究。利用大型实尺寸模拟试验装置，对水平井砾石充填机理作物理模拟试验，掌握了砾石砂浆在水平井中的流动状态、砾石的沉积规律、充填过程和影响水平井砾石充填效果的相关因素，其中主要相关因素有充填排量、携砂液性能、砂比和防砂管柱结构等。在物模基础上，根据水平井砾石沉积规律和充填过程，建立了水平井砾石充填数学模型，从理论上对水平井砾石充填进行了系统的数值模拟研究。结果表明：充填排量大于４５０Ｌ／ｍｉｎ、砂比（体积比）３％、冲／筛比（冲管外径／筛管外径）大于０．８、携砂液为水或囟水的情况下，水平井砾石充填率达到１００％，物模与数模拟合率达９０％。为水平井砾石充填防砂设计提供了优化设计参数。     

水平井砾石充填数值模拟研究

对于疏松砂岩油藏水平井,较好的防砂方法是绕丝筛管砾石充填防砂,但目前成功率很低.本文在分析水平井砾石充填过程和充填机理的基础上,运用固液两相流理论分析了充填过程中的流动阻力,对Gruesbeck提出的模型进行了改进,建立了考虑流体滤失的水平井砾石充填数学模型.通过计算分析了各种因素对充填效率的影响,表明:(1)在一定范围内,充填效率随充填排量、携砂液粘度、冲管与筛管直径比的增加而增加,但这些数值过大不利于充填成功率的提高.(2)充填效率随携砂液中砾石浓度、滤失量及砾石直径的增加而降低.运用此方法可系统优化水平井砾石充填施工参数,制定科学合理的施工方案,提高防砂成功率.     

水平井砾石充填过程实时数值模拟研究

分析了水平井砾石充填过程及其特征,考虑携砂液向地层的滤失以及井筒环空、冲筛环空之间的流体质量交换,分别建立了井筒环空、冲筛环空2个独立流动系统的砾石、携砂液的质量和动量守恒方程以及各系统间的流动耦合方程,得到描述水平井砾石充填过程的时间相关数学模型。开发模拟软件对整个充填过程能进行可视化模拟,预测堵塞的发生及堵塞位置、充填率等。使用软件对完全充填、提前堵塞两种情况进行了算例模拟计算,分析了充填过程中的各动态参数的变化规律,模拟及分析结果符合水平井砾石充填的基本特征。砂浆排量、携砂比、携砂液粘度、冲筛比、滤失强度等因素对充填效果有一定影响。     

水平井砾石充填参数优化设计的正交数值试验法

影响水平井砾石充填效果的施工参数包括砂浆排量、携砂比、携砂液黏度、冲筛比和滤失强度等,影响机理比较复杂,采用常规方法难以对其进行优化设计。首先确定这些因素的位级取值,然后使用正交表对其进行排列组合得到少量组合方案。利用水平井砾石充填数值模拟软件对这些组合方案分别进行数值试验,得到每种方案的充填效果评价指标;采用直观分析方法确定最优参数组合。对最优参数组合重新模拟表明,正交数值试验法得到的施工参数组合确实能达到最好的充填效果。采用方差分析法得到各因素对水平井砾石充填效果影响程度从大到小排序为:携砂比、冲筛比、充填排量、滤失强度、携砂液黏度。     

水平井砾石充填物理模拟试验装置

在水平井中,由于砾石充填方向与重力方向相垂直,因而其充填规律与直井存在着根本的区别。为了研究水平井内的砾石充填规律,提高水平井砾石充填率和防砂效果,研制了水平井砾石充填防砂物理模拟试验装置。该装置由透明模拟试验井筒、起升系统、砾石充填设备、数据采集和图象处理系统五大部分组成。利用该物理模拟试验装置对水平井砾石充填机理进行了系统的试验研究,得出了水平段的砾石充填沉积规律。     

大港滩海赵东区块水平井裸眼砾石充填防砂完井技术

由于大港滩海赵东区块的储层具有高孔高渗的特点,加之采用大泵径电动潜油泵强采,易导致地层出砂,因此该区块采用水平井裸眼砾石充填防砂完井技术进行完井,以实现油井高产的目的.介绍了该区块的完井管柱及防砂工具,分析了水平井裸眼砾石充填的水动力学特征,进行了水平井循环砾石充填泵注排量的设计,并针对影响施工效果的各种因素,提出了技术措施.由于在实施水平井裸眼砾石充填防砂过程中,相互影响、相互制约的因素较多,因此建议综合考虑诸如井眼参数、完井液性能、防砂管柱、施工工具等因素之间的匹配.在低漏失的井眼条件下,建议采用合理的泵注排量,用低黏度携砂液以反循环方式对筛管与裸眼井眼间的环空进行砾石充填,以形成距离较长、密实的充填层.     

乐东气田超浅层长水平井砾石充填技术研究与应用

乐东气田超浅层长水平井具有储层疏松、地层破裂压力低、充填长度长等特点,给砾石充填作业带来极大困难。通过建立水平井砾石充填各阶段流动阻力模型,对砾石充填主控影响因素进行了分析,得出泵排量、冲筛比以及砾石密度等关键参数取值。提出了采用超轻质砾石、钻井液泥饼增强技术、携砂液降摩技术、超长水平井筒α-β波多次降排量充填模拟方法等配套关键技术,并在乐东气田4口超浅层长水平井进行了应用。应用结果表明,采用本文提出的砾石充填技术措施可使砾石充填效率超过100%、漏失量控制在5%～8%。本文研究成果可为我国海上类似气田浅层长水平井砾石充填作业提供参考。     

筛管内砾石充填防砂水平井产能影响因素优化设计

砾石充填防砂方法是应用较早,被认为是目前防砂效果最好的方法之一.本文建立了砾石充填防砂水平井产能计算模型,利用正交实验对其主要参数进行了优化设计.采用VB.net语言编写了优化设计软件,采用优化设计软件对孤岛13P513水平井参数进行了优化,并分析了参数对产能的影响.现场应用表面该方法具有一定的应用价值.     

水平井分段砾石充填技术及现场应用

为提高水平井裸眼长井段砾石充填密实效果,解决水平井筛管的堵塞问题,开发了水平井分段砾石充填技术。介绍了水平井裸眼分段砾石充填管柱、主要砾石充填工具——新型砾石充填复合防砂筛管、充填封隔器和充填洗井总成的结构及工作原理,阐述了水平井分段砾石充填技术在胜利油田单56-平23井的应用情况。应用结果表明,水平井分段砾石充填技术充填均匀可靠,效果理想,可避免长井段充填时因砂沉积在某一段而无法继续填砂的风险,有效提高了水平井裸眼长井段砾石充填密实程度,是长水平段水平井防砂技术的发展趋势。     

文昌油田裸眼水平井砾石充填防砂技术应用及分析

裸眼水平井砾石充填是当今国内外正在试验的新技术。为了提高施工质量和工艺效果，对其充填过程及特征进行了细致剖析，分析认为砂浆排量、携砂比、携砂液性能、滤失强度等是决定水平井砾石充填成败的主要施工因素。据此，在文昌13—2油田A15h、A13h、A14h 3口裸眼水平井砾石充填防砂采取有效的防范措施，达到了预期的防砂目的。     

水平井控水砾石充填防砂技术研究

为满足控水与防砂的双重需求,解决控水筛管充填难度大及后续地层处理难的问题,通过设计旁通滑套AICD筛管并完善其配套技术,研究了一种水平井控水砾石充填防砂技术.旁通滑套AICD筛管通过增加旁通滑套提供额外液流通道,降低充填压力,通过开关滑套满足地层处理及提液等需求.为验证其可行性,自主搭建了可视化水平井充填模拟试验平台,...     

充填密实程度对砾石层挡砂效果及稳定性影响实验

针对砾石充填类防砂工艺,为了探究砾石层充填密实程度对挡砂效果和稳定性的影响规律和程度,利用挡砂介质综合性能测试实验装置,使用石英砂和人造陶粒2种材料,模拟100%、98%、96%和95%共4种充填密实程度进行砾石层挡砂径向流驱替实验,通过渗透率、过砂率和冲蚀形态变化评价砾石层挡砂效果及其稳定性。实验结果表明,射孔孔眼入流会造成砾石层冲蚀孔洞,随着充填密实程度降低,冲蚀孔洞区域越大,地层砂侵入砾石层深度越深;当充填密实程度低于95%时,会形成相对较大的冲蚀孔洞从而失去稳定性,砾石层被地层砂完全穿透从而失去挡砂作用;随着充填密实程度的降低,松散的颗粒在流体冲击作用下重新排列组合,形成的孔洞使得地层砂侵入砾石层的深度也越大,过砂率越高,挡砂效果越差。对于套管射孔井管内砾石充填防砂,应尽可能提高密实程度使其不低于95%,且机械筛管缝宽或挡砂精度按照能够直接阻挡地层砂的原则进行设计。     

水平井泡沫流体冲砂技术研究及应用

水平井冲砂作业时由于地层压力较低冲砂液漏失严重,泡沫流体冲砂技术可以有效减轻低压水平井的漏失问题,提高冲砂效率。通过实验和数值模拟方法研究了泡沫流体的携砂能力,得到了泡沫流体的携砂规律,并进行了现场应用。研究结果表明:当泡沫特征值为0.85时泡沫流体的黏度达到最大值1.14Pa·s,直径为0.5mm的砂粒的沉降速度为10-4～10-3m/s,几乎可以悬浮在泡沫中;在接近水平的环空管道,泡沫流体的携砂性能远大于混气水和水的携砂性能,泡沫流体更适合于水平井的冲砂洗井。现场应用实例证实了泡沫能有效防止地层漏失,顺利建立起油套循环,作业后产量有较大幅度的增加,泡沫流体冲砂洗井技术是清除低压水平井井底出砂的一项有效措施,对现场具有指导意义。     

高压砾石充填防砂工艺参数优化设计

高压一次充填是目前对严重出砂油气井十分有效的防砂工艺措施。砾石尺寸、携砂比、充填排量、携砂液黏度、筛管参数等是高压砾石充填施工过程中影响施工成败和防砂效果的主要因素。为了优化施工参数,改善施工效果,首先分析和研究了地层砂侵入砾石层的特性和砾石层压降计算方法,评价其挡砂效果和对产能的影响,建立了砾石尺寸综合评价方法,用来优选最佳砾石尺寸。以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,建立了给定携砂比、携砂液黏度条件下的最小临界排量计算方法,可用来对施工参数进行组合优化设计。最后研究了绕丝筛管尺寸和管柱结构的设计,提出了一套高压砾石充填施工参数优化设计理论与方法。设计结果满足防砂基本要求并达到优化目的,防砂施工效果良好。     

胜利油田水平井裸眼分段充填防砂技术与应用

胜利油田开发中后期生产含水逐渐升高,生产压差和采液强度不断增大,导致油井出砂加剧,生产中滤砂管被堵塞问题越来越严重。为此,采用水平井分段砾石充填防砂技术,裸眼部分通过管外封隔器分段、逆向砾石充填的方案,将长水平段分成若干个小井段进行分段分次充填施工,可以大幅度提高水平井裸眼长井段砾石充填密实效果,减缓或避免在生产过程中防砂筛管被堵塞,提高长水平段水平井的防砂效果和寿命。现场应用表明,水平井裸眼分段充填防砂工艺成熟可靠,可有效提高长水平段水平井的充填效果和安全性,是长水平段水平井提高防砂质量的有效技术。