NUMERICAL SIMULATION FOR THE CRITICAL SAND PRODUCTION RATE IN THE HORIZONTAL WELLBORE OF UNCONSOLIDATED SANDSTONE HEAVY OIL RESERVOIR

疏松砂岩稠油油藏适度出砂开采过程中,在水平段储层产出砂粒随稠油进入水平井筒后容易沉积形成砂床,造成油层砂埋、油管砂堵等危害.利用FLUENT流体力学软件对适度出砂开采过程中水平井筒不同井筒流速下可携带的临界出砂量开展了数值模拟研究.结果表明,针对不同井筒流速条件下,均存在一个临界出砂量,此时水平井段未出现固定砂床,移动砂床平均高度小于5 mm,并定量给出了不同井筒流速时的临界出砂量.研究结果可为渤海疏松砂岩油藏适度出砂开采工艺设计提供依据.     

稠油出砂冷采颗粒离散元数学模型

疏松砂岩油藏渗流出砂问题的实质是砂岩地层微粒的剥蚀与运移,鉴于传统物理模拟方法的复杂性以及现有数值模拟方法在描述非连续介质方面的不足,建立了考虑流固耦合的颗粒离散元稠油出砂冷采数学模型,优选了Mohr-Coulomb屈服准则作为颗粒从母岩剥离的破坏准则,从微观角度定量描述出砂机理。数学模型模拟产砂速率、产油速率及井底压力结果与一维物理模型实验实测值均吻合较好,验证了模型的正确性和可靠性,在此基础上,定量描述了稠油出砂冷采的临界条件及蚓洞扩展规律。把所建立数学模型拓展到现场,计算结果表明,颗粒离散元数学模型能够正确描述稠油出砂冷采出砂规律,为研究稠油出砂冷采提供了一种新手段。图8参17     

渤海疏松砂岩油藏水平井筒携砂能力数值模拟研究

渤海疏松砂岩稠油油藏适度出砂开采过程中,产出砂粒随稠油进入水平井筒后容易沉积形成砂床,造成油层砂埋、油管砂堵等危害。基于流体力学理论,根据渤海疏松砂岩油藏的基本参数,利用FLUENT流体力学软件对适度出砂开采过程中水平井筒流场特性进行了数值模拟,得到了井筒流速、出砂量、出砂粒径、稠油黏度等敏感参数对携砂能力和井筒压降的影响规律:在渤海疏松砂岩油藏条件下,井筒流速和稠油黏度对携砂能力的影响均存在临界值,当井筒流速或稠油黏度达到临界值时,随着流速或黏度的增大,井筒砂床高度和悬浮层含砂体积分数均趋于稳定。同时,对井筒压降的影响程度依次为稠油黏度、井筒流速、出砂粒径和出砂量。该结果可为渤海疏松砂岩油藏适度出砂开采工艺设计提供理论依据。     

裸眼完井出砂的有限元数值模拟分析

油田开采到中后期，疏松砂岩油藏的出砂问题愈来愈突出，严重影响了油田的正常生产。文章采用有限元数值模拟方法，对裸眼完井出砂问题进行了初步分析，为油藏的出砂预测提供参考。     

疏松砂岩油藏水平井适度出砂开采携砂计算模型

针对疏松砂岩油藏水平井适度出砂开采方式下的压力及产量的求解问题,以水平井适度出砂生产过程中沿油藏到水平井生产段井筒为研究对象,采用现场工程法建立了出砂特征参数分析模型,在常规水平井筒压降求解公式基础上,进一步推导建立了携砂开采情况下水平井筒变质量流压降计算模型,联立了水平井向井流动态关系耦合求解模型,进行了实例计算分析,得到了井筒压降、流量及含砂浓度等重要参数的特征曲线,给出了水平段上沿程各流体参数非均匀变化规律,指出实际生产评价中应依据流量及浓度参数值计算水平井筒生产段上的危险沉砂点。该研究对疏松砂岩油藏水平井适度出砂开采方式最终产能评价及实际应用中的参数选择有指导意义。     

连续出砂预测技术的研究及应用

疏松砂岩油藏出砂是影响油田正常开发的重要因素，科学有效地进行砂岩油藏出砂预测对于指导油田高效开发具有重要意义。由此，研究成功了连续出砂预测技术并编制了计算出砂指数、极限生产压差和临界产量的系统软件，在孤东六区、东辛永八块、港西、雁木西等油田、区块的应用中取得了良好效果。     

粉细砂岩油藏防砂工艺技术

粉细砂岩油藏由于地层砂细而成为油田开发利用中的难点。根据粉细砂岩油藏特征及其出砂规律,阐述了粉细砂岩油藏的防砂机理、防砂工艺基本参数优选及配套技术,并通过现场应用,获得了良好的防砂效果。粉细砂岩油藏防砂工艺技术对于提高疏松砂岩粉细砂油藏产能及现场应用有重要的指导意义。     

生产压差对疏松砂岩储层出砂影响规律研究

针对疏松砂岩油藏开发过程中油井出砂与提高产能之间的矛盾,在综合考虑流体渗流、储层变形或破坏等因素的基础上,基于连续介质力学理论,建立了一种流固耦合形式的疏松砂岩合理压差预测模型,并应用所开发的有限元程序模拟分析了渤海疏松砂岩油田某油井生产压差波动对砂岩储集层骨架应力和变形的影响规律,提出了适合该井区的合理压差.     

沙河街组疏松砂岩油藏出砂规律与开发对策

出砂是疏松砂岩油藏开采的主要矛盾。以乐安油田草13区块沙河街组油藏为例，结合疏松砂岩油藏特征及其出砂规律特点，研究了无防砂条件下合理的油井工作制度，分析了现场应用的多种防砂配套技术和螺杆泵携砂冷采工艺的开发效果。     

疏松砂岩油层出砂问题的Monte-Carlo模拟

石油开采过程中，由于水动力的冲刷等作用引起的疏松砂岩储层出砂，会导致储层损害和产能降低，甚至造成套管损坏，油井报刻度。通过分析疏松砂岩油藏出砂发生和发展的机理，设计了出砂预测的数学模型，在此基础上，用Monte-Carlo法模拟疏松砂岩油藏出砂的发生和发展。孔隙介质的渗流数服从给定分布的随机变量。模拟结果表明，在同一生产压差下，出砂几率随并距的缩短而增大，当井距一定时，随着生产压差的增大，出砂几率增大；储层越不均匀，出砂的几率越大，但是扩展到大量出砂的几率较小，反之，储层越均匀，油藏出砂的几率越小，但是扩展到大量出砂的几率却越大，总之油藏是否出砂，不仅与生产压差有关，还的几率却越大。总之油藏是否出砂，不仅与生产压差有关，还取决于储层的非均质程度，随机模拟的结果很好地实验上印证。     

稠油出砂冷采过程中储集层渗透率变化预测

从岩石力学原理出发,结合稠油出砂冷采过程中的动态特征,研究了等温条件下疏松砂岩储集层渗透率随产油量与产砂量的变化规律,建立了出砂冷采过程中储集层渗透率预测模型。该模型可以定量预测出砂冷采过程中储集层平均渗透率变化规律,从而为出砂冷采过程中产量变化规律研究奠定了基础。     

疏松砂岩稠油油藏水驱后期转蒸汽吞吐及其防砂措施研究

方法 利用蒸汽吞吐开采技术及配套的防砂措施,开发水驱后的疏松砂岩稠油油藏。目的 探索疏松砂岩稠油油藏水驱开发后期进一步提高采收率的途径。结果 在采取相应防砂措施基础上,将高温高压蒸汽注入油层后,使原油粘度下降,原油在地层中的流动性大大增强,油井采出液中含水下降,油量上升,油层动用程度得到改善。结论 蒸汽吞吐开采与相应的防砂措施结合是提高疏松砂岩笛油油藏采收率的有效途径。     

疏松砂岩出砂临界流量试验研究

疏松砂岩地层出砂的危害极大,出砂临界流量的准确确定尤为重要。利用自行研制的出砂模拟试验装置,对青海油田N21储层进行了不同流体和覆压下的小岩心出砂模拟试验。结果表明：由不同压差的流量和渗透率变化、开始出砂的时间和出砂量的多少确定了不同小层的出砂临界流量;不同流体（非极性油和地层水）的出砂临界流量有很大差别,水驱临界流量明显大于油驱临界流量,储层的应力状态对出砂临界流速有很大的影响,试验结果指导了现场生产。     

北10井区侏罗系头屯河组油藏出砂规律分析

北10井区侏罗系头屯河油藏储层为疏松砂岩储层,孔隙间的填隙物主要以泥质为主,储层的胶结程度中等-疏松.在生产过程中,由于储层出砂导致采油井修井作业频繁,采油井生产期短,出砂问题成为制约单井生产的主要因素.因此利用测井资料计算岩石力学参数,结合现场作业修井冲砂情况、油井生产情况相互结合的方式,划分出北10井区单井出砂等级...     

南海东部疏松砂岩油藏防砂历程研究及展望

南海E油田属于典型的疏松砂岩稠油油藏,开发过程中出砂风险高。文章以E油田为例,统计了该油田采用的各种防砂方式及其效果,分析防砂失效原因和机理。防砂效果分析表明,砾石充填防砂方式的防砂效果优于优质筛管独立防砂,产量递减率也慢于简易防砂,因此砾石充填防砂更适用于E油田这种泥质含量高、疏松砂岩稠油油藏;为进一步提高油气田产量,推荐油田使用压裂充填防砂,可进一步打开地层,减小表皮系数,并有效防砂。另一方面,针对长水平井或多分支井,可推荐使用新型防砂筛管,提高防砂有效期。     

疏松砂岩油层防砂机理物理模拟

为了优选疏松砂岩油层的防砂方法,提高注水开发过程中的防砂效果,进行了防砂机理物理模拟.模拟结果表明,砾石层防砂物理模拟压力高于15MPa时,细砾石层渗透率明显好于粗砾石层,砾石层挡砂过程中的渗透率降低与砾石和地层砂的粒度中值比、流体的粘度、累积产液量等有关,当砾石和地层砂的粒度中值比大于15时,砾石层不起挡砂作用.经纬网金属布滤砂管和斜网金属布滤砂管具有高渗透能力和低过滤精度的特点,对高泥质含量或细地层砂的地层不适应,而金属棉滤砂管挡砂精度高,具有一定的自疏通能力.绕丝管防砂模拟中,挤压砾石充填炮眼,能够大幅度提高炮眼的渗透率,增加油井产能.因此,选择合理的砾石和地层砂粒度中值比是砾石充填防砂工艺的关键,金属棉滤砂管防砂优于经纬网金属布滤砂管和斜网金属布滤砂管,井筒内安装有绕丝管样件时,炮眼充填物的渗透率是影响油井产能的关键.     

疏松砂岩、细粉砂岩油藏防砂堵水及大孔道封堵工艺技术

在疏松砂岩油藏注水开发中、后期,由于储层存在先天的非均质性,致使油、水井之间形成严重的高渗透大孔道现象,生产井出现特高含水及严重出砂的问题。为此研制了渗透率、胶结强度可调的无机胶结固化材料＂双效胶结砂＂,并依据选择性注入原理,实现对高渗透、大孔道深部低渗充填,同时对近井地带高渗封口,达到防砂堵漏的目的,解决了细粉砂岩油田油、水井的出砂和漏失问题。     

稠油油藏出砂量预测方法研究及应用

大多数有关油井出砂的预测基本上是预测出砂临界生产压差,关于出砂量的预测比较少.针对稠油油藏进行了出砂量预测研究,以直井出砂生产过程中沿油藏到生产段井筒为研究对象,结合某一实际稠油油藏区块,根据大量油井出砂量的统计数据,对出砂量随时间的变化进行了拟合,采用现场工程法建立了稠油油藏油井出砂量预测模型,并对出砂后储层物性参数的变化及对产能的影响进行了研究.结果表明,出砂量随时间的变化趋势遵循伽马分布规律,出砂量存在峰值.由于疏松砂岩稠油油藏生产过程中出砂使屈服区域内渗透率增加,造成油井产量大幅提高.模拟结果与现场观测结果一致,证明了该模型的可靠性.     

疏松砂岩油藏出砂应力敏感实验研究

为研究疏松砂岩储层应力敏感特征,模拟出砂对储层渗透性的影响,制作了全直径人造疏松砂岩油藏岩心,利用研制的疏松砂岩油藏应力敏感测试实验装置,采用不同驱替压差和驱动流速,模拟研究储层不出砂及出砂情况下储层渗透率和相对渗透率的变化规律。实验结果表明,疏松砂岩储层具有较大的压实空间,当轴向压缩率超过2%以后,渗透率的下降幅度均超过50%;在轴向压缩率范围内,两相共流区均从55%降低到20%,但在同样的轴向压缩率下,出砂会降低两相共流区的缩减速度。研究表明,疏松砂岩储层渗透率具有较强的应力敏感特征,适度出砂可以减小渗透率的降幅,降低油水两相共渗区的缩减速度,在一定程度上有助于保持油井产能。      

无套压挤压充填防砂工艺管柱

针对油田开发中后期疏松砂岩油藏出砂加剧、防砂难度大以及许多油井套管难于承受高压施工的防砂难题,研制开发了无套压高压挤压充填防砂工艺管柱。该管柱一次可以完成地层挤压、环空充填以及两者之间的相互转换等所有防砂工序,且可实现无套压高压施工。现场应用76口井表明,该技术可较好解决老油井高压防砂难题,应用范围广,施工成功率高,增产防砂效果好。