降水防砂工艺措施效果评价模型研究

降水防砂材料充填防砂能改善井底流动条件,起到降水增油稳砂的作用,但其施工效果综合评价模型方面的研究尚为空白。通过降水防砂材料油水相对渗透率性能评价实验,探讨了降水防砂充填材料的基本渗流性能及其主要的作用机理,建立了降水防砂材料充填简化模型,推导了降水防砂材料充填降水效果及增产效果预测的计算模型。应用软件对预测模型的敏感性进行模拟计算,并通过实例计算验证了降水防砂充填工艺措施的降水效果和增产效果。研究成果对疏松砂岩高含水油田降水增油措施的制定有一定参考意义。     

台南气田水平井裸眼井壁稳定性分析

水平井井壁是否稳定关系到水平井在开采过程中的生产动态。井壁稳定性归根结底是井下岩石所受应力大小与岩石强度大小校核的结果。通过调研总结了四种水平井裸眼井壁稳定性分析模型,包括抗压强度法、Mohr-Coulumn剪切应力分析法和Von-Mesis剪切应力分析法。利用上述三种评价方法对台南气田某水平井进行水平井裸眼井壁稳定性分析,得到的结论均是该水平井井壁不稳定或极不稳定,结果说明此井需要考虑能够防止井壁坍塌或变形的水平井完井方式,从而为其进行水平井完井方式优选提供了参考依据。     

气田水平井完井方式评价与优选

建立了一套气井水平井完井方式优选的规范程序。首先对各种水平井完井方式的适应性进行了归纳,建立了完井方式适应条件知识库;根据气藏的地质特征、生产方式等特点进行水平井井壁稳定性分析和出砂风险评估;利用综合模糊评判方法进行完井方式技术适应性评价;对各种完井方式进行表皮系数分析和产能比评价;最后综合考虑技术适应性指标和产能比指标得出最佳的完井方式。实例应用结果表明所建立的评价优选方法是合理可行的。     

基于油井流入动态曲线的防砂井产能预测方法

以防砂前油井流入动态（IPR）曲线为基础,考虑各种防砂措施在井底附近造成的附加阻力表皮,建立一套基于IPR曲线的防砂井产能预测方法。利用防砂前IPR曲线资料用最小二乘法计算将防砂前油井总流动表皮折算为零时的折算等效渗透率,然后计算防砂措施造成的附加层流和紊流表皮,再用产能基本公式预测防砂井的产能。借助IPR曲线避开了实际地层渗透率的获取和大量表皮系数的计算,该方法具有较高的准确性和实用价值。     

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。     

哈拉哈塘油田奥陶系碳酸盐岩油藏储集层泥砂产出机理

为厘清哈拉哈塘油田奥陶系油藏井壁失稳机理,重点分析了冲捞砂样的岩块和砂粒粒径及其矿物组分。研究区奥陶系碳酸盐岩储集层井壁失稳有2种形式：上部未封堵非生产层吐木休克组的井壁坍塌,即宏观失稳,形成井筒坍塌岩块;主力生产层流体携带的砂粒产出,即微观失稳,造成井筒泥砂复合堵塞,堵塞物主要包括裂缝充填物破碎和微凸体剥落产出的泥砂。灰色关联法井壁失稳主控因素分析结果表明,储集层埋深、井径、含水率、井眼方位等是影响井壁失稳的主要因素,通过优化井径、井眼方位以及工作制度,可以防控泥砂微粒产出。     

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。     

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。     

油井清防蜡效果评价及措施优选系统的研究与应用

原油在井筒流动过程中不断向周围环境散热,当原油温度低于蜡的初始结晶温度时,蜡晶微粒便开始在油流中和固相表面上析出。本文针对目前油田多种多样的清防蜡方法提出了油井清防蜡效果评价指标和措施优选原则,对现场如何采取防蜡清蜡措施具有一定的指导意义。