热采条件下机械防砂筛管挡砂精度模拟分析

在对稠油热采出砂井进行防砂设计时,没有考虑温度、初始挡砂精度、挡砂介质材料和编制滤网金属丝直径对机械防砂筛管挡砂精度的影响。通过分析常用机械防砂筛管——割缝衬管、绕丝筛管和复合筛管挡砂介质的结构,建立了筛管挡砂精度的物理模型,基于筛管受热变形建立了筛管挡砂精度的数学模型。结果表明:割缝衬管和绕丝筛管挡砂精度变化规律相同,均随着温度的升高而增加,造成实际挡砂精度比设计挡砂精度偏大;普通编制滤网复合筛管挡砂精度随着温度的升高而降低,造成实际挡砂精度比设计挡砂精度偏小;密纹编制滤网复合筛管挡砂精度变化规律比较复杂,在初始挡砂精度确定的情况下,需要具体分析不同直径的金属丝,才能确定挡砂精度的变化规律。该研究成果对热采出砂井防砂设计有一定的指导意义。     

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。     

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。     

防砂筛管滤网介质冲蚀试验及冲蚀速率预测模型

为了研究金属滤网类挡砂介质的冲蚀破坏机理、主要控制因素及其影响规律,基于复合完井筛管中的多层金属滤网挡砂介质,开展了系统的冲蚀模拟试验。研究结果表明：多层金属滤网的冲蚀破坏机理包括正面的啃噬点蚀机理和侧向切削冲蚀机理,冲蚀初期以正面啃噬为主、侧向切削为辅,孔洞形成后转变为侧向切削为主;金属网布冲蚀速率随冲蚀介质流速呈非线性升高,随地层砂粒径中值和含砂体积分数呈线性升高;高精度介质小角度冲蚀速率高于正面冲蚀,而中低精度介质冲蚀速率在40°～60°时最高,正面及小角度时均相对较低;提出的多层滤网挡砂介质冲蚀速率预测模型拟合精度较高,模型考虑了外界冲蚀条件和滤网结构特征,气体携砂与液体携砂时模型的拟合系数分别为0.898 7和0.908 9。所得结论可为多层金属滤网复合筛管的滤网介质冲蚀破坏预测提供参考。     

割缝筛管防砂技术研究

描述了割缝筛管防砂机理及割缝筛管筛缝宽度的确定方法,研究了割缝筛管与地层充填砂的配伍性。介绍了适用于不同渗流能力的地层的割缝筛管防砂工艺及现场应用情况。割缝筛管防砂技术简单实用,重复利用率高,适用于地层渗透率较高的砂岩油藏、特别是疏松砂岩稠油油藏注汽前一次性防砂,避免了绕丝管结构复杂、大修率高、滤砂管易破损、热采井防砂占井时间长等系列问题。     

可自适应膨胀防砂筛管结构设计及防砂机理研究

在分析油层出砂机理的基础上,介绍了可自适应膨胀防砂筛管的结构组成和防砂机理。外层防护外壳起到保护内层结构和填充砾石的作用,使地层砂在管外形成"砂桥",作为初级挡砂屏障;可膨胀防砂筛网阻挡砾石在筛管膨胀过程中从防护外壳的孔隙漏失,形成第2级挡砂屏障;砾石充填层以砾石作为膨胀介质,可实现可自适应膨胀,并对原油过滤,形成第3级挡砂屏障;内支撑割缝筛管在可自适应膨胀防砂筛管的下入、起出过程中提供支撑,并防止地层砂进入中心管,形成第4级挡砂屏障。该装置综合了可膨胀筛管、砾石充填筛管和割缝筛管的防砂优点,有效地提高了防砂效果。     

海上高产气田防砂挡砂精度设计研究

高级优质筛管防砂是海上高产气田常用的防砂工艺,挡砂精度设计的合理性直接影响防砂效果的好坏。由于缺乏该类气田的防砂标准,挡砂精度设计多按照70年代Saucier提出的D50=（5~6）d50设计原则,考虑因素单一,对于特殊地层不具备针对性。制定了海上高产气田的防砂有效标准,以流花气田19-5实际地层岩心为例,进行了均匀系数对挡砂精度设计影响规律实验,结果显示均匀系数越大最佳挡砂精度值越小。首次对泥质含量对气田挡砂精度设计影响规律进行了实验分析,结果显示泥质含量越高最佳挡砂精度值越大,但泥质含量较低时该影响可以忽略。实验结果还表明,当地层砂泥质含量高于14%时不宜采用高级优质筛管防砂。8×8组出砂模拟实验结果遵循D50=（3~5）d50,相对于传统的设计原则,实验佐证了海上高产气田精细防砂理念的正确性,为气田防砂挡砂精度设计和防砂方案优选提供了依据。     

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。     

浅谈防砂筛管的流通面积计算

防砂筛管的流通面积对油气井产量有很大影响，是筛管选型过程中一个重要的技术参数。从达西公式可以看到，同种类型的筛管，其流通面积越大，意味着流体的通道就越大，在其它条件相同的情况下，产量就越高；同时在配产一定的情况下，流通面积增大有助于减少生产压差，生产压差的减小有助于提高井底工具的使用时间，保证油井的平稳生产。目前油气井使用的防砂筛管有很多种类，如绕丝筛管、割缝筛管、金属棉筛管、金属网布筛管及金属烧结毡筛管等。绕丝筛管、割缝筛管的流通面积计算方法比较成熟，对其它类型的筛管，还存在着不同的理解。根据不同筛管的特点、尝试论述清楚各种筛管的流通面积的计算方法。     

基于渗透率损失规律分析的稠油井割缝筛管割缝宽度优化

新疆油田某油区内出砂稠油热采井普遍采用割缝筛管进行简易防砂,割缝筛管缝宽设计缺乏依据,防砂后油井产能损失严重,亟需开展割缝筛管缝宽设计的相关研究.模拟目标油区稠油、地层水携砂流动与地层砂条件开展割缝筛管挡砂堵塞实验,分析不同缝宽割缝筛管在稠油堵塞以及稠油与地层砂复合堵塞条件下渗透率变化规律与挡砂情况,结合防砂性能指标定...     

聚合物-水泥防砂滤砂管的研究

针对环氧树脂滤砂管易老化且制造工艺中存在环境污染等问题，根据聚合物水泥与砂料之间有良好粘结性的特点，提出了以聚合物为添加剂来生产水泥滤砂管的工艺，对聚灰比、水灰比的选择进行了研究，确定了最佳配比，对根据最佳配比制成的试样进行了试验。结果表明，所研制出的滤砂管克服了原滤砂管制造工艺的不足，其强度、渗透性达到了原滤砂管的标准，且抗老化性能有了明显的提高。     

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气井加砂压裂后，有效的返排压裂液并控制出砂,对下一步的测试和采气工作有重要影响。文章针对产能高且自排能力较高的地层，分析了诸多影响出砂因素后，提出了加砂压裂后排液及防砂措施。经现场应用，取得了较好的效果。     

一种新颖的防砂方法——齿砂防砂法

委内瑞拉Maracaibo盆地的Boscan油田采用一种独特的方法防砂。利用优质防砂筛管和人工举升完井 ,使出砂保持在适当水平。由于缺乏胶结物及岩石矿物的特性 ,Boscan层为一疏松地层。室内研究表明低生产压差即会引起出砂 ,现场经验也证实 ,所用的人工举升技术形成的生产压差的确会造成出砂。其它几种因素 ,如原油重度 10°API,粘度为30 0～ 2 0 0 0cP等 ,也影响Boscan油田的完井。此外生产层段长度为 30 0～ 6 0 0ft,且在多数情况下含有大量的薄页岩夹层。Boscan油田已采用了几种防砂方法。1996年以前防砂的主要方法是独立完井和砾石充填割缝衬管防砂。 1996年以后的完井方法有采用多种阻砂方法的裸眼完井和套管完井 ,其中包括 12和 16号全焊接和预制滤砂管、独立低粗糙度筛管和优质全金属筛管。本文论述采用ChevronTexaco勘探开发技术公司 (EPTC)开发的技术 ,评价用于独立完井和砾石充填完井防砂的几种防砂筛管的室内研究。同时介绍与出砂可能性有关的地层矿物学特性。并详细论述为什么采用允许出一定量砂的防砂技术。此外 ,还比较了几种完井方式的生产数据 (包括出砂数据 )。     

粒径分级与防砂工艺的适应性研究

在对孤东油田七区西地层出砂状况统计研究的基础上,分析了产出砂粒径分级与防砂方法之间的适应性关系,并以此指导防砂措施的制定与实施,取得了明显的增油效果.     

测试过程中砂堵处理及出砂控制

为防止油井出砂,一方面要针对油层及油井的条件正确选择固井、完井方式,制定合理的开采措施,提高管理水平;另一方面要根据油层及出砂情况采用防砂方法。防砂方法有化学防砂、机械防砂等。     

油井出砂后期多级防砂技术级数研究

油井出砂是油田注水开发进入高含水期普遍存在的问题。针对现有的防砂方法在油井出砂后期存在防砂效果差、有效期短的问题,提出了油井出砂后期多级防砂技术,并在已有防砂技术的基础上,建立了油井出砂量模型、出砂临界压力模型和非均质性地层渗流模型来优化砾石充填的级数,系统研究了地层亏空半径、地层出砂量、砾石在亏空地层充填级数的确定因素,利用岩石力学和井壁稳定因素建立了一套完整的数学预测模型,为多级防砂技术在油田的推广和应用提供了理论依据。      

膨胀筛管防砂——机械防砂新思路

文章详细地介绍了膨胀筛管的基本结构、防砂机理及该项技术的优缺点。在辽河油田室内实验及现场应用试验的成功 ,为今后既防砂又能提高套管机械强度的防砂技术迈出了先导性的一步。     

适用于低温油层防砂的FSJ—Ⅳ涂敷砂

本文介绍了适用于代温油层防砂的FSJ－Ⅳ涂敷砂的性能特点,考察了影响FSJ－Ⅳ涂敷砂性能的各种因素,分析了该涂敷砂在孤东油田的应用效果。     

疏松砂岩储层防砂方法优选实验评价

对埕岛油田常用的防砂工艺进行了实验室评价．对比分析了各种防砂工艺的防砂效果，优选出了适用于胜利浅海油田特点的各种常用防砂工艺的参数，并优选出了适合该区块特点的防砂工艺，在现场应用后取得了很好的防砂效果。