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.     

流体黏速物性对砾石层堵塞影响机制及充填防砂井工作制度优化实验

选用粒度中值0.10mm和0.16mm的2种地层砂、粒径0.6～1.2mm的石英砂和陶粒,开展不同流体黏度与流体流速组合条件下的砾石层挡砂堵塞模拟实验,提出采用黏速指数(流体黏度与流速的乘积)表征流体物性和流动条件对砾石层堵塞的影响机制和规律,同时提出了砾石充填防砂井投产工作制度优化方法。研究表明地层砂侵入交混带渗透率、砾石层最终堵塞渗透率与携砂流体流速、黏度负相关,流速越高、黏度越大,地层砂侵入交混带渗透率、砾石层最终堵塞渗透率越低。流体流速、黏度是影响砾石层堵塞程度的关键参数,黏速指数可以很好地表征流体的流动特征,同时也便于分析砾石层堵塞机理;不同黏度和流速组合,只要最终的黏速指数相同(近),其对砾石层总体渗透率的影响基本一致;砾石层渗透率随着黏速指数增加首先迅速下降,然后降速变缓直至基本稳定。最优配产量与阶梯提产相结合的砾石充填防砂井投产工作制度优化方法,可以有效降低携砂流体对砾石层渗透率的损害,提高油井生产效益。图14表3参25     

微粒运移对砾石充填防砂效果影响研究

筛管砾石充填防砂是胜利油田疏松砂岩油藏主导的防砂工艺,随着砾石充填防砂井提液生产,油井生产压差增大,地层砂中细小微粒被流体携带运移到砾石层,导致砾石充填层渗透率下降、附加压降增大,严重影响了砾石充填防砂井产能。通过室内实验、矿场试验及数值计算研究了微粒运移对砾石充填层渗透性、附加压降等影响。结果表明,固相含量5%钻井液和粒径0.01mm～0.02mm地层微粒使砾石充填层渗透率下降最高达67%。防砂筛管附加压降在0.1 MPa以下,石英砂附加压降0.35 MPa,陶粒附加压降0.13 MPa。微粒运移到防砂层后,石英砂附加压降增加到0.65 MPa,陶粒附加压降增加到0.45 MPa。因此,油井采取提液等措施生产应严格控制采液强度和生产压差,避免地层微粒运移导致油井出砂或液量大幅降低。     

Haute Mer A 区块深水稠油油田防砂挡砂精度研究

中海油刚果（布）Haute Mer A 区块为深水出砂稠油油藏,根据常规的挡砂精度设计准则采用砾石充填防砂后出油困难。为了确定合理的挡砂精度,提出了海上稠油防砂不同设计原则下的最大含砂浓度标准,并通过砾石充填出砂模拟实验, 采用“三曲线分析方法”,获得了不同于常规的防砂设计准则。该分析方法同时考虑了砾石充填层的相对渗透率、剩余渗透率及含砂浓度标准。实验结果表明,充填层砾石粒度中值为地层砂粒度中值8~9 倍时充填层渗透性最好;采用该设计准则确定的防砂挡砂精度油井产能提高了3 倍多,解决了该区块防砂后出油困难的问题,为该类稠油出砂油藏挡砂精度设计提供了新的思路。     

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。     

防砂管外堆积砂渗透率实验研究

国内外对于松散颗粒床渗透率、窄分砂(均匀砂)渗透率的研究很多,但对于地层砂渗透率的研究很少,也没有将这种方法引入到石油工程领域;筛管完井后的产能变化主要取决于筛管外堆积砂渗透率的变化和筛管的堵塞程度,为此本文针对地层砂渗透率与地层砂粒度中值,非均匀系数和小于44μm颗粒含量的关系展开了实验研究,通过实验拟合出地层砂渗透率与上述几种影响因素的关系图版。由此对于任意给定的地层砂,可以通过测试其粒度分布结合该图版得出渗透率的大致变化范围,为产能预测中渗透率的变化提供理论依据,从而可以更加准确地预测防砂井在不同防砂精度下产能的变化规律,对指导工程实践具有一定意义。     

砾石充填介质复合堵塞对天然气水合物储层产能的影响规律研究

砾石充填层堵塞是影响天然气水合物储层砾石充填防砂井产能优化的关键因素。在考虑泥质粉砂与二次生成水合物对砾石充填层复合堵塞情形的基础上,针对人造陶粒与石英砂充填介质,分别开展了泥质粉砂和水合物二次生成堵塞充填层的模拟试验,系统分析了堵塞过程。基于复合堵塞充填层机理及渗透率变化规律,构建了天然气水合物砾石充填防砂井砾石充填层堵塞后的产能预测模型并进行了案例分析。研究结果表明,在泥质粉砂和二次生成水合物堵塞条件下,充填层渗透率的降幅分别达93%与98%;复合堵塞造成充填层渗透率降低对产能的影响显著,堵塞后防砂井产能比的降幅达97%。大粒径砾石充填虽然能缓解产能受损,但效果不明显。研究认为,预防复合堵塞的关键是优化生产制度,避免水合物二次生成。      

无机颗粒堵剂地层渗透率适应性定量评价新方法

受砾石充填防砂工艺中砾石尺寸设计方法的启发,将地层砂视为颗粒堵剂,而将砾石形成的多孔介质看作地层,得到了一种新的无机颗粒堵剂地层适应性评价方法。参照已有的颗粒堵剂物模研究结果,以粒度中值为0.056mm的QF颗粒堵剂的地层渗透率适应性评价为例,采用新方法进行评价得到:渗透率小于45D时堵剂不能进入地层;渗透率为45~191D时堵剂起调剖作用;渗透率大于191D时堵剂无任何封堵作用。对胜利油区的砂岩油层而言,粒度中值为0.056mm的QF颗粒堵剂仅适用于长期注水开发并已形成大孔道的砂岩油层。     

变粒径充填防砂砾石尺寸优选研究

高压充填会在井筒周围形成一定厚度的砾石充填层,当地层砂侵入砾石层导致防砂失效后,管外存留的砾砂混合区很难被清理,它的存在对油井产能的稳定和提高极其不利,尤其对多次重复充填过的井,负作用将更明显。针对这一问题对变粒径充填技术要点进行了阐述,并对变粒径充填的砾石尺寸选择进行了理论和试验两方面的研究,结果表明,变粒径充填会导致生产初期出砂量的增加,但能很好地改善并利于砾石层渗透率的稳定,减轻地层细砂对它的堵塞状况,延长防砂有效期,从而更有利于提高单井产能。     

适度出砂技术在海上疏松低渗油田适应性实验评价

南海西部×油田珠江组为大套泥岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩/泥质粉砂岩,泥质含量20%和伊蒙混层高达50%以上,油层渗透率23.829.1 m D,孔隙度22.3%,地层取心疏松,呈散砂状,属于低孔低渗疏松储层。油组开发过程中油井产能普遍偏低,稳产期短,易于出砂。造成油井低产的原因包括储层低渗透性以及防砂完井表皮系数的影响,为了探寻油井提产空间,解放过度防砂造成的产能下降,通过室内实验,优选了筛管挡砂精度和砾石充填尺寸,疏松低渗储层砾石充填防砂方式下,测定了防砂层渗透率,为该类储层选择合适的防砂方式进行了系列研究。     

砾石尺寸评价与优选方法研究

砾石尺寸的选择是砾石充填防严重的砂侵,小的砾石尺寸挡砂效果好但对油井产能的影响较大.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,评价了其挡砂效果及对产能的影响,建立了砾石尺寸综合评价方法.采用Saucier、Depriester和Schwartz 3种常规选择方法得到3种砾石尺寸结果,分别对其进行综合评价,优选出最佳砾石尺寸.     

中国海上疏松砂岩适度出砂井防砂方式优选

依据国内外防砂方式选择方法及室内大型出砂模拟试验研究成果,提出疏松砂岩适度出砂井防砂方式选择的理论参数地层砂粒度中值 d₅₀、均质系数 U_C、泥质含量 V_sh 以及蒙脱石含量。通过对中国4个海域储层特性进行的统计、不同防砂方式下出砂模拟试验及现场防砂效果,得到了中国海上疏松砂岩适度出砂井的防砂方式选择标准,并建立了相应的防砂方式优选图版,挡砂精度设计参照地层砂粒度中值 d50。该图版在海上多个新开发油藏的防砂方案设计应用中取得了较好的效果。     

高压充填重复防砂对产能的影响及解决方案

高压充填防砂技术的应用效果较好,目前已被广泛应用于出砂严重的油气井,对油田的防砂稳产起着重要的作用．但防砂失效后．管外将会存在一个较厚的砾砂混合区,其在重复防砂作业时很难被清理,这一砾砂混合区域对提高单井产能十分不利,并且,随重复防砂次数增多,混合区的厚度也随之增大,这种不利影响也将不断加剧。文中针对这一问题对高压充填防砂井管外充填区进行了分析,提出了3种可供选择的解决方案,包括压裂充填防砂技术、管外砾石充填区酸洗工艺及高压变粒径充填技术．并对各个方案和技术进行了简要的说明和分析,提出并阐述了管外砾石充填区酸洗技术主要技术思路和要点,即清除砾石层中的细砂．改善砾石层的渗透,同时还在传统高压充填工艺的基础上提出了高压变粒径充填,并根据Saucier方法和拱桥理论,对变粒径砾石充填中的砾石尺寸进行了分析,得出了其设计的基本原则：Ⅱ层砾石粒径大于或等于Ⅰ层砾石粒径的3倍,Ⅰ层砾石尺寸设计采用Saucier方法．     

中原油田油气层有效厚度物性标准研究

为准确计算中原油田油气储量入试油物性法、测试法、泥浆浸入法、经验统计法入手对油气层有效厚度物性标准进行研究，并探讨与之有关的泥质含量、碳酸盐含量、粒度中值、分选系数的相关关系及下限值，继而又对物性下限层压汞毛管压力曲线进行定量描述。     

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。      

深水高产气井防砂方式及精度优选实验评价

南海L气田作为海上深水高产气田,储层为高孔高渗气藏,细粉砂岩地层,储层物性纵向范围变化较大,部分层位非均质性较强,粒度、泥质含量变化较大。利用常规方法选择防砂方式和挡砂精度往往出现不一致的设计结果。海上深水气田开发的高成本决定了其防砂措施必须可靠,因此需要借助实验手段进一步验证和优化防砂参数。选取L深水气田HL组细粉砂岩为实验对象,模拟地层砂在相同产气量驱替条件下,进行不同防砂方式、不同防砂精度、不同驱替时长、不同砾石充填厚度和不同挡砂介质防砂效果对比实验,从过流能力和挡砂效果两个方面进行综合评价,确定该气田采用120 μm筛网充填20/40目砾石更有优势,并且充填层厚度至少达到1.5 in以上。评价方案具有一定的推广应用价值。     

疏松砂岩油藏出砂机理微观可视化实验研究

针对出砂机理宏观实验研究中存在的问题,研制了疏松砂岩稠油油藏出砂机理研究的微观可视化实验装置,采用渤海疏松砂岩典型储层的粒度分布和油田实际挡砂参数,进行了疏松砂岩稠油油藏出砂机理的微观可视化实验研究。结果表明:出砂提高渗透率的程度与驱替压差、地层砂粒度、挡砂筛网尺寸有关。粒度越均匀,分级出砂范围就越窄,出砂阶段越集中;若粒度均匀程度较差,则分级出砂范围就越宽,出砂随驱替压差和挡砂精度的变化也越明显。