产水气井井筒携砂机制及携砂能力评价试验与应用

对垂直井筒不同水气比和含砂体积分数下的气水砂三相流动机制及气水携砂能力进行系统的试验研究。通过试验得到单相气体携砂和气水携砂临界流速与砂粒径的定量关系和规律。根据试验数据揭示的气液携砂机制,建立不产水和产水气井的临界携砂流速模型,用于预测给定生产条件下的携砂条件和携砂能力,并提出考虑井筒携砂的新型气井综合协调曲线用于实际气井工况分析和制度调整。结果表明:一旦气井见水,气井携砂能力将比不产水条件下严重降低,气体流速和水气比是控制携砂动态的主要因素;随着水气比从零开始升高,流型依次为无携砂现象的泥状流、具有携砂能力的环雾流、段塞流,以及其他相同水气比条件下的气水两相流型;气液两相流要达到携砂条件,气体流速必须达到携液流速,并且液相流速要达到基本的单相液体携砂条件。     

水合物储层高泥质细粉砂筛管挡砂机制及控砂可行性评价试验

利用机械筛管控砂效果综合模拟与评价试验装置,针对天然气水合物储层地质和生产条件开展系统的筛管和挡砂介质挡砂机制试验研究。根据储层地层砂筛析曲线确定模拟地层砂粒径分布和泥质含量得到高泥质细粉砂样品,根据储层预测的产气量和产水量确定气水流动试验条件。试验模拟径向流条件下的气水两相流动高泥质细粉砂的机械筛管挡砂和堵塞过程,以及单向流条件下的多层滤网微观挡砂过程,通过测量过砂量、驱替压差、流量及渗透率变化,系统评价复合精密筛管、微细割缝筛管、绕丝筛管等8种筛管和20、40及60μm精度筛管的挡砂性能、抗堵塞性能、流通性能及综合性能。根据试验结果分析高泥质细粉砂对机械筛管的堵塞规律。结果表明:堵塞过程分为堵塞开始、堵塞加剧及堵塞平衡3个阶段,具体受筛管介质结构性能及流动条件控制;由于高泥质成分含量,筛管外表会形成稳定的泥皮层,渗透率约5μm~2,其气水流动条件下的流动阻力较低;对于多层滤网挡砂介质,滤网层数对于微观挡砂形态及效果有明显影响。试验结果揭示了天然气水合物储层筛管介质挡砂的气液携砂流动、筛管挡砂介质内部桥架堵塞、筛管外部空间的分选桥架堵塞以及筛管高渗透泥皮形成等4种机制。基于泥皮层的辅助挡砂和低渗流阻力特性,天然气水合物储层的高泥质含量细粉砂的有效控砂具有一定的可行性。     

基于絮凝沉砂的立式砂仓面积最佳计算模式

为探究全尾砂絮凝沉降条件下立式砂仓面积最佳计算模式,根据最理想沉砂条件和不同沉砂特点,从3种计算模式中确定出结果误差最小者.以某铅锌矿为例,进行细粒级全尾砂絮凝沉降试验,回归分析得到最佳沉砂条件下的沉降曲线,依此从3个角度分析立式砂仓面积计算模式的可靠度.最佳絮凝条件:相对分子量为8×106的阴离子聚丙烯酰胺(APAM),入料砂浆体积分数为7.80%,对应的絮凝剂单耗为17.66 g·t-1.最佳立式砂仓面积为36.06 m2,托麦吉-菲契图解计算模式所得结果与其贴近度达97.04%.     

深水浅层气田防砂方式优选及防砂参数优化

目前,为了满足社会的发展需求,油田的开采量越来越大,而油田中的许多问题还没有得到有效的解决.本文对深水浅层的气田中有效防砂的方式进行了研究,主要的对深水气井在防砂方面的设计技术做出了探讨,针对诸多深水浅层的气田存在的特点,设计出专用于大型气田油井的防砂实验装置.这套装置可以十分精准的模拟出深水浅层气田在特殊性质的条件下,常规下进行的优质筛选管的防砂情况和砾石充填的防砂情况,将现场中的实际情况与该物理实验二者相结合,提出了最佳的防砂方式.     

大型疏松砂岩油藏出砂产能模拟试验及防砂方式优选

针对疏松砂岩的产能评价,研发了大型径向流井眼出砂及防砂模拟试验装置。以哈萨克斯坦肯基亚克YS油田为例,通过地层真实条件下大型出砂模拟实验,得出砂量、产量及出砂粒径的变化规律,以及储层、环空及防砂管内外的压降规律。针对四种不同防砂方式(金属编织网、金属棉、割缝管、割缝筛管砾石充填)进行了防砂后的产能评价试验,进行了出砂产量的分析。根据试验结果,提出了有限防砂、有效排砂、防粗排细的主要原则,优选出了适合于盐上油田疏松砂岩油田的防砂方式,现场应用获得了较好的效果,出砂明显减缓,检泵周期延长近5倍。     

机械防砂筛管挡砂介质堵塞机制及堵塞规律试验

针对防砂井由于机械筛管及砾石层等挡砂介质被堵塞而造成低产或停产的情况,开展防砂井挡砂介质堵塞机制研究,提出非充填带的桥架充填堵塞机制和挡砂介质内部桥架堵塞机制。利用机械筛管微观驱替堵塞模拟试验装置对机械筛管多层滤网挡砂层的堵塞过程、堵塞机制及影响规律进行系统的试验模拟,研究影响挡砂筛网堵塞程度的主要因素及其影响规律。结果表明:生产时间、出砂速度、粉细砂含量、泥质含量、原油黏度等是影响挡砂介质堵塞过程及堵塞程度的主要因素;试验结果揭示了挡砂介质堵塞程度与影响因素之间的定性和定量规律;试验数据可以通过拟合用于建立挡砂介质堵塞渗透率比与上述参数之间的定量经验关系模型,进一步预测特定地质与生产条件下防砂井挡砂介质堵塞程度随生产时间的变化规律。     

垂直井砾石充填防砂最小排量的确定方法

将水平管中清水及低粘液体携砂时的临界流速公式用于计算垂直井砾石充填防砂的最小排量 ,研究了垂直井低粘液体及清水携砂液临界流速计算公式的特点及应用条件 ,分析了射孔孔眼临界流速及防砂井最小排量的影响因素 ,并利用现场数据计算了防砂井最小排量。结果表明 ,射孔孔眼直径及携砂比增加时 ,临界流速增加 ;射孔密度、射开厚度、孔眼直径及临界流速增加时 ,砾石充填最小排量也增加。提出的临界流速计算方法可用于现场施工排量的设计 ,携砂液初始排量接近或高于临界排量是保证防砂成功并获得较长有效期的根本条件。     

疏松砂岩出砂油藏套管发生破坏校核方法的确定

在疏松砂岩油田开发过程中,油井出砂引起套管变形现象经常发生。本文从临盘采油厂出砂井的套管损坏现状及规律着手,分析油藏出砂后形成空洞的特征,根据岩层出砂形成空洞形状,确认套管在地层承受三向应力状态,根据套管在岩层中力学状态,引用了《滩海管道系统技术规范》中管道屈曲破坏的条件,首次提出了为疏松砂岩油藏出砂井套管发生变形的一种校核计算方法。     

稠油油井出砂监测室内模拟研究

针对海上稠油油井出砂监测装置进行了研究,设计了一种室内稠油出砂监测实验系统,并研制了易于传感器感受出砂振动信号的一次仪表装置,研发了出砂信号采集分析系统。出砂监测过程中利用压电加速度传感器识别砂粒撞击一次仪表引发的高频振动信号,采用动态信号处理方法对出砂信号进行时域和频域分析等。在实验室条件下,进行了不同含砂量的稠油(黏度大于100 mPa.s)出砂监测实验,取得了非常好的效果。实验结果表明:在砂样粒度、携砂流速等固定的条件下,随着含砂量的增加,出砂振动信号的均方根值、功率谱幅值、方差值等信号特征值不断增大。     

垂直井砾石充填防砂最小排量的确定方法

将水平管中清水及低粘液体携砂时的临界流速公式用于计算垂直井砾石充填防砂的最小排量，研究了垂直井低粘液体及清水携砂液临界流速计算公式的特点及应用条件，分析了射孔孔眼临界流速及防砂井最小排量的影响因素，并利用现场数据计算了防砂井最小排量。结果表明，射孔孔眼直径及携砂比增加时，临界流速增加；射孔密度、射开厚度、孔眼直径及临界流速增加时，砾石充填最小排量也增加。提出的临界．流速计算方弦可用于现场施工排量的设计，携砂液初始排量接近或高于临界排量是保证防砂成功并获得较长有效期的根本条件。     

渤海稠油油藏出砂规律及出砂量室内试验研究

采用渤海疏松油藏储层砂样,利用自行研制的出砂模拟实验装置,进行室内防砂模拟实验。观察和分析控制条件下渤海常规稠油油藏的出砂行为,分析了出砂机理及各类生产工艺与参数对出砂的影响。使用MiniFlexⅡ型X衍射仪对岩样进行了矿物组分测试,分析了黏土矿物含量对出砂的影响。岩石固有的矿物组分是影响其胶结强度的内因,发现黏土矿物含量最高可达17.3%,且伊蒙混层中蒙脱石含量高达36%,黏土矿物吸水膨胀性强。实验表明,压力波动比压力本身对出砂的影响更大;产砂量和产液量互相依赖,出砂增大了地层的渗透率,产液量随之增加。实验结果对本区块的适度出砂生产科学化管理提供了定量依据。     

废水玻璃砂再生新方法

在实验室条件下，模拟烟气对水玻璃旧砂进行再生处理，达到旧砂回用和烟气脱硫的双重目的。实验表明：处理后的旧砂完全符合铸造用砂的标准。所采用的系统设备简单，较好地解决了环境污染问题。     

有杆泵预防出砂优化方法

使用动态射孔完井出砂预测模型,对产量与地层出砂之间的关系进行深入研究,建立了一整套可预防出砂的采油方案设计方法,该方法可以根据井射孔段附近的地质条件以及流体物性条件下得出该井在不出砂前提下的产量取值范围,并由此进行不出砂时的抽汲参数优化设计。通过实例计算表明了在对潜在出砂井的设计中,限制产量对防止油井出砂确实具有重要意义,该设计方法对疏松砂岩油藏射孔完井井型的采油方案优化设计具有一定的指导意义。     

颗粒尺度下砂岩出砂几何约束条件及毛管束模型

 对疏松砂岩油藏开发过程中的出砂问题进行研究,从细观尺度分析了砂岩颗粒的受力状态,明确了出砂的力学条件,提出砂岩出砂的3 个几何约束条件。分析认为,力学条件及几何条件同时约束砂粒的运移。将地层孔隙用毛管束表示,通过分析流体和砂岩颗粒在毛管束中的受力情况,建立了砂岩出砂毛管束模型,推导出砂岩出砂临界流速公式。研究表明,砂粒直径、孔隙度和岩石颗粒摩擦角增大,临界流速增大;流体黏度增大,临界流速变小。建立的临界流速公式与实验结果对比,平均误差为15.9%,符合较好。砂岩出砂几何约束条件丰富了砂岩出砂机理,建立的临界流速公式简明,可方便应用于矿场实践。     

江苏省铸铁用铸造原砂砂源探讨

本文着重探讨了江苏省适合铸铁件生产的阜宁砂、宿迁白砂和沥阳砂的地质形成条件、原砂质量、储量、使用范围和经济性。理化性能检验和生产试验表明:阜宁砂适用于柴油机、拖拉机、缝纫机、汽车铸件的生产;宿迁白砂是苏北地区唯一的中粗砂产地,适用于大中型铸件的型砂和芯砂;四年前开发的沥阳砂是苏南地区唯一中粗砂产地适用于机床、水泵类大中型铸铁件的生产,但应注意复合砂粒的存在。并认为目前江苏省铸铁用原砂的60％来自外省的情况应当改变,以减轻运输压力,降低生产成本。     

超深碳酸盐岩油井复合防砂技术及其应用

英买XX区块奥陶系油藏属于碳酸盐岩油藏,主要采用裸眼完井,生产过程中,井壁垮塌及地层出砂导致电泵/抽油泵频繁卡泵和磨损,检泵周期短,影响正常生产。前期采用泵挂筛管进行防砂,防砂效果差。针对该区块井壁垮塌、砂样非均质性严重、细粉砂及泥质含量高的出砂特点,首次提出超深碳酸盐岩油井复合防砂技术对策,利用树脂砂再造人工井壁防止地层垮塌,同时井筒悬挂两级防砂筛管,形成二次挡砂屏障。结合井况条件及砂样特点,优选金属环切缝防砂筛管、绕丝动态自洁防砂筛管、液压可取式封隔器等防砂工具,并且确定出合理的施工参数和防砂参数。该技术在英买XX区块探索性应用3口井,施工成功率100%,增产效果明显,防砂效果较好,起到增产-防砂双重效果,为该类油藏防砂提供了借鉴作用。     

室内实验规模的出砂数学模拟

为了研究疏松砂岩的出砂特征,根据连续性孔隙介质渗流、微粒释放和微粒运移理论,建立了室内实验规模的出砂数学模型,并采用有限差分法对该模型进行了求解。结果表明,实验条件下数学模拟与物理实验模拟的结果吻合较好。用理论出砂模型模拟了胶体力、水动力导致的出砂和砂粒运移过程中滞留引起的渗透率变化。模拟结果表明,渗流速度高于临界流速才引起冲刷出砂;胶体力和冲刷力是出砂的诱发因素,砂微粒在运移过程中在孔隙表面再沉积和孔喉处被捕集将降低出砂程度;渗透率比值与注水孔隙体积倍数或渗流速度的关系曲线均呈"S"形;在运移过程中,砂微粒滞留导致渗透率比值随岩心长度的变化呈线性降低趋势。     

黄河砂与沙漠砂胶砂强度及微观机理

针对天然砂料日趋枯竭的问题,采用黄河砂和沙漠砂分别全部替代天然砂配置砂浆,通过扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)、X-射线能量光谱(energy dispersive spectrometer, EDS)和背散射电子(back scatter electrons, BSE)及元素扫描微观表征手段并联合力学强度试验,从宏微观角度揭示两种砂浆强度发展机理。结果表明：沙漠砂体系中胶砂界面处的钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)发育完善,养护前期大量层状Ca(OH)₂紧密堆积,强化了胶砂界面结构;沙漠砂砂浆中的Ca/Si随龄期增加1.64,黄河砂砂浆的钙硅比增加0.52,有效保证其强度稳定性;沙漠砂颗粒黏结性强,充分填充砂浆界面孔隙,优化了砂浆结构的密实性,从而提升了其力学强度。     

抛砂机砂团脱离速度计算的修正

关于抛砂机砂团脱离速度的计算,因抛头叶片一般不呈幅向,而与幅向有一后倾角ε(图一),故比较麻烦。目前尚沿用且·H·阿克肖诺夫的计算方法,即近似认为叶片具有后倾角ε时,砂团的径向速度与叶片幅向时(ε=0)砂团的径向速度相等,但这种假设并不很恰当,它使计算出的脱离速度的方向有较大的偏差。本文准备在与阿氏相同的条件下——不计摩擦力和重力影响,对其计算作出修正。     

钢铁砂面腐蚀的初步研究

钢铁经过砂面腐蚀后进行磷化，大大增加了工件比表面积，从而增强了其外涂膜层与基体金属的附着力，防腐蚀性能得到大幅提高。通过试验，提出砂面腐蚀的工艺配方及条件，并将其与末经处理的工件作了性能比较。