天然气水合物储层泥质细粉砂挡砂介质堵塞规律与微观挡砂机制

中国南海海域部分天然气水合物储层中地层砂为高泥质含量细粉砂，开采防控砂难度较大。针对高泥质细粉砂挡砂机制问题，使用粒度中值为10.13 μm的泥质细粉砂样品，模拟单向气液携砂流动条件，使用绕丝筛板、金属烧结网、金属纤维、预充填陶粒4类挡砂介质在20~80 μm挡砂精度下进行挡砂模拟实验，采用显微成像系统观察挡砂介质内部及表面砂粒沉积与堵塞动态，分析介质流通性能和挡砂性能变化，总结堵塞规律、微观挡砂机制与形态及其控制因素。研究结果表明，不同类型和精度的挡砂介质对泥质细粉砂的堵塞总体呈现堵塞开始、堵塞加剧和堵塞平衡3个阶段。随着驱替进行，挡砂介质渗透率逐渐降低，幅度会高达90%以上；同时过砂速度减缓，最终过砂率为5%~10%。根据堵塞规律和微观图像分析，提出了粗组分分选桥架、局部砂团适度挡砂、整体砂桥阻挡等挡砂介质对泥质细粉砂的3种微观挡砂机制。以粗组分分选桥架挡砂机制为主的挡砂工况下，挡砂介质堵塞渗透率较高，但过砂率超过15%，挡砂效果较差；以整体砂桥挡砂机制为主时，过砂率在10%以下，挡砂性能较好，但各类挡砂介质的堵塞渗透率不足1 D，流通性能较差。局部砂团适度挡砂机制为主时介质挡砂性能及流通性能介于两者之间。挡砂介质对天然气水合物储层泥质细粉砂的微观挡砂机制和形态受挡砂介质类型、精度、地层砂特征以及流动条件等因素控制，其规律对于水合物泥质细粉砂防控砂优化有指导意义。     

弱胶结储层微观出砂形态与出砂机理可视化实验模拟研究

宏观出砂规律模拟难以揭示微观出砂本质，为了探究弱胶结储层的微观出砂过程、形态与机理，开展了系列弱胶结岩心微观出砂过程模拟实验。实验使用不同浓度环氧树脂在80 ℃条件下固化2.5 h得到一系列不同强度的弱胶结岩心，采用显微放大手段观察不同胶结条件的岩心样品在流体驱替过程中的出砂形态演变过程及其最终出砂形态。根据实验结果提出了连续垮塌式、类蚯蚓洞式和孔隙液化式3种典型的微观出砂形态和出砂机理。通过分析，胶结强度和颗粒尺寸是出砂微观形态的主要因素；类蚯蚓洞式出砂形态下，出砂量m与驱替流量Q2/3大致呈线性关系；驱替流体对颗粒间胶结强度有削弱作用，长时间驱替可能诱使出砂加剧引起微观出砂形态转变；出砂形态是决定出砂量大小的重要因素，孔隙液化式的出砂量仅为类蚯蚓洞式的15%。初步形成的微观出砂形态与机理为后续微观出砂过程模拟、出砂规律定量预测提供了重要指导和依据。     

天然气水合物储层泥质细粉砂挡砂介质堵塞规律与微观挡砂机制

中国南海海域部分天然气水合物储层中地层砂为高泥质含量细粉砂，开采防控砂难度较大。针对高泥质细粉砂挡砂机制问题，使用粒度中值为10.13 μm的泥质细粉砂样品，模拟单向气液携砂流动条件，使用绕丝筛板、金属烧结网、金属纤维、预充填陶粒4类挡砂介质在20~80 μm挡砂精度下进行挡砂模拟实验，采用显微成像系统观察挡砂介质内部及表面砂粒沉积与堵塞动态，分析介质流通性能和挡砂性能变化，总结堵塞规律、微观挡砂机制与形态及其控制因素。研究结果表明，不同类型和精度的挡砂介质对泥质细粉砂的堵塞总体呈现堵塞开始、堵塞加剧和堵塞平衡3个阶段。随着驱替进行，挡砂介质渗透率逐渐降低，幅度会高达90%以上；同时过砂速度减缓，最终过砂率为5%~10%。根据堵塞规律和微观图像分析，提出了粗组分分选桥架、局部砂团适度挡砂、整体砂桥阻挡等挡砂介质对泥质细粉砂的3种微观挡砂机制。以粗组分分选桥架挡砂机制为主的挡砂工况下，挡砂介质堵塞渗透率较高，但过砂率超过15%，挡砂效果较差；以整体砂桥挡砂机制为主时，过砂率在10%以下，挡砂性能较好，但各类挡砂介质的堵塞渗透率不足1 D，流通性能较差。局部砂团适度挡砂机制为主时介质挡砂性能及流通性能介于两者之间。挡砂介质对天然气水合物储层泥质细粉砂的微观挡砂机制和形态受挡砂介质类型、精度、地层砂特征以及流动条件等因素控制，其规律对于水合物泥质细粉砂防控砂优化有指导意义。     

非均相聚合物驱油藏防砂井近井挡砂介质堵塞机理实验研究

针对非均相复合驱油田开发出现的聚合物堵塞问题,利用非均相复合驱介质堵塞模拟实验装置,使用粒径中值0.15 mm地层砂和粒径0.6～1.2 mm砾石,分别采用清水、增黏基液、聚合物与PPG复配液等3种流体以及防砂油井中的聚合物堵塞物样品,开展了聚合物堵塞物对近井挡砂介质的堵塞模拟实验。结果发现:砾石层内聚合物堵塞物明显趋向于沿高渗透带运移,受液体剪切携带会剥落小尺寸黏团,挤入深部砾石层孔喉中,阻碍了地层砂运移,从而加剧了砾石层的堵塞程度,导致总体渗透率下降,且堵塞程度与堵塞物含量呈正相关。研究结果表明,非均相复合驱砾石充填防砂井近井地带堵塞是聚合物原液、聚合物堵塞物及固相颗粒的物理化学复合堵塞的结果,需尽早采取解堵措施,防止堵塞程度进一步加剧。