疏松砂岩油藏出砂状况模拟技术研究

在系统研究影响油藏出砂因素的基础上，采用人工神经网络BP模型，首先从理论上研究了引起地层砂粒运移的最低地层流体流速——门限流速预测方法，并建立了实际日产量较大时的地层最大出砂半径计算模型；然后，结合岩石力学、渗流力学等知识，建立了引起岩石结构破坏的临界井底流压的计算模型，并推导了当实际井底流压小于临界井底流压，因岩石结构破坏而引起大量出砂时，出砂半径的计算公式，同时，给出了防砂工艺设计中抑砂剂用量和固体防砂剂用量的计算式，避免了防砂剂量设计的盲目性。现场应用表明，建立的计算模型可明显提高防砂措施的成功率和有效期。     

疏松砂岩油藏出砂机理物理模拟研究

利用玻璃板填砂平面模型,在室内对地层出砂进行了实验研究,分析了疏松砂岩油藏出砂机理,并对影响地层出砂的非均质性、粘度、渗透率和流体渗流速度等因素进行了分析.结果表明,大孔道的形成是一个在主流线上分枝发展的“灾变”过程.在临界出砂速度以上,随流速的增加,出砂速度迅速增大;胶结强度越高,出砂量和出砂速度越小;在相同的渗流速度下,渗透率越大,出砂量越小;随着原油粘度的增加,出砂量增加.出砂量的变化表明,胶结程度和水力冲刷是影响油层出砂的重要因素.大孔道一旦形成,油井含水率增加,油藏的采收率降低36%.     

疏松砂岩油藏出砂状况模拟技术研究

在系统研究影响油藏出砂因素的基础上,采用人工神经网络BP模型,首先从理论上研究了引起地层砂粒运移的最低地层流体流速———门限流速预测方法,并建立了实际日产量较大时的地层最大出砂半径计算模型;然后,结合岩石力学、渗流力学等知识,建立了引起岩石结构破坏的临界井底流压的计算模型,并推导了当实际井底流压小于临界井底流压,因岩石结构破坏而引起大量出砂时,出砂半径的计算公式,同时,给出了防砂工艺设计中抑砂剂用量和固体防砂剂用量的计算式,避免了防砂剂量设计的盲目性。现场应用表明,建立的计算模型可明显提高防砂措施的成功率和有效期。     

疏松砂岩油藏砾石充填防砂参数优化技术研究

一般地,疏松砂岩油藏成岩性差,泥质含量高,出砂严重,筛管砾石充填防砂是维持油田开发生产的主要工艺。地层出砂粒径发生变化后,生产过程中地层砂进入充填砾石层产生了互混,使油井产液量逐渐下降。在研究地层出砂粒径分布的基础上,在套管外地层亏空处充填砾石粒度中值突破传统的5—6倍地层砂粒度中值的常规做法,以实验为基础,选择了3—4倍地层砂粒度中值的充填砾石,可降低砂砾互混的概率。结合分级充填技术,在现场应用中取得了很好的效果。     

疏松砂岩油藏封隔颗粒防砂控水技术矿场实践

南海东部的F油田为疏松砂岩稠油油田,针对投产后出现的储层出砂堵塞筛管,油井产量递减快、见水后含水上升快等难题,在充分调研常规防砂控水技术优缺点的基础上,提出了一种由亲油疏水材料构成的封隔颗粒防砂控水技术。利用实验、油藏工程、数值模拟等方法评价了封隔颗粒的防砂控水效果。结果表明：封隔颗粒防砂控水技术具有无需找水、全井段控水、防砂、绿色环保等多种优势,配合自适应流量控水阀(autonomous inflow control device, AICD),防砂控水效果进一步提升;F油田部分单井矿场采用封隔颗粒防砂控水后,有明显的无水采油期,在相同采出程度的情况条件下,含水上升率明显更低,防砂控水增油效果显著。该技术为类似疏松砂岩油田的防砂控水开发提供了借鉴,推广前景良好。     

疏松砂岩油藏水平井管外地层塑性挤压充填模拟

针对水平井管外地层砾石充填问题,将水平井近井地层分为弹性区、压实区和填充区,根据Mohr-Coulomb准则以及平面应变轴对称问题的基本理论,建立疏松砂岩地层高压挤注条件下的水平井管外地层塑性挤压充填模拟数学模型。模拟分析结果表明:由于沿水平井井身轨迹的岩石力学参数及地应力的非均质性,管外地层塑性挤压充填剖面也表现出较强的非均匀性;岩石强度相对较低的井段,最终挤压破坏的半径相对较大;井底施工压力较高时,水平段管外塑性挤压破坏程度沿井身轨迹的变化差异比低施工压力时更加明显;随着井底压力增高,泊松比对充填扩张率的影响可以忽略,岩石内摩擦角、内聚力和弹性模量对充填扩张率影响均较大。     

渤海湾中部疏松砂岩油藏砾石充填适度防砂适应性评价

渤海湾中部油田储层胶结强度低,非均值性强,泥质和细粉砂含量高,优质筛管独立防砂往往出现堵塞的情况,致使油井产能快速下降,严重阻碍了生产。为此,提出了疏松砂岩油藏砾石充填适度防砂技术,采用自行研制的大型防砂物理模拟实验装置,结合渤海中部油田储层特征(d₅₀=137～182μm,UC=18.3-35.4,泥质27%,小于44μm微粒含量21.5-44.5%)和实际工况,进行了金属网布筛管+砾石充填的防砂物理模拟试验,系统评价了金属网布筛管120μm+砾石(20-40目)、金属网布筛管150μm+砾石(16-30目)、金属网布筛管200μm +砾石(10-30目)3种防砂体系下流通性能、挡砂性能和综合性能。实验结果表明：金属网布优质筛管+砾石充填复合防砂方式下筛管流通性能、挡砂性能以及综合指标都较高,适合作为渤海湾中部油田高泥质细粉砂油藏防砂筛管类型。在适度防砂标准0.5‰的条件下,推荐防砂参数为200μm(金属网布优质筛管挡砂精度)+10-30目(砾石尺寸)。     

砾石充填防砂试验的出砂演化规律分析

出砂现象是泥质粉细砂水合物储层开采中常见的一种不利因素,其岩层、充填砾石的渗流特征变化直接影响着演化机理。基于泥质粉细砂水合物储层和砾石充填防砂结构,采用自行研制的防砂试验系统对出沙现象进行全程和分段(2、4、6、8 min)模拟,测定和研究了气-液渗流特征和出砂现象;并对全程和分段试验所形成的储层泥膜和防砂结构进行微观结构、含水量、密度的测量。全程防砂试验的结果显示,整个过程可分为4个阶段,即为初始渗流阶段、稳定渗流阶段、快速渗流阶段、和无液体渗流阶段。对比全程试验和分段试验,其气-水渗流特征具有相似性,其渗流规律几乎不受时间影响。泥质粉细砂储层的渗流规律具有分层的特征,储层中液体分层发生了运移并导致了土层的固结,形成了不同稳定性的固结圈,即为稳定、较稳定、弱稳定泥膜固结圈,和无扰动储层。出砂演化规律为:储层液体稳定渗流→液体携带细粒固体颗粒运移→储层细粒侵入防砂结构→气水加速渗流→大量出砂→形成泥膜与防砂砾石共同作用的阻砂结构。     

高压充填防砂技术在雁木西油田的应用

雁木西油田为不完全胶结疏松砂岩油田,受生产压差增大及含水上升影响,开采过程始终出砂,造成有杆泵频繁砂卡、漏失、断杆。压裂充填防砂技术的实施,有效充填地层亏空,并利用机械防砂管封堵管外砾石,形成地层深部至孔眼、套管与防砂管环空、防砂管多重挡砂屏障,防砂有效期大幅延长,油田检泵周期延长23天,增油效果显著,平均单井日增油7．3t／d。     

渤海油田疏松砂岩储层动态出砂预测

出砂风险的准确预测是有效预防出砂的关键技术之一。目前渤海油田采用的出砂预测方法多为静态法,未考虑油田生产过程中地应力、含水饱和度、地层压力亏空和生产压差等因素变化对地层出砂的动态影响,预测结果与实际情况存在偏差,对防砂方式的设计指导偏笼统。基于储层动态出砂影响因素及机理分析,以目前渤海油田常用的定向射孔井和水平裸眼井两种完井方式为研究对象,结合井壁力学稳定性分析,建立了渤海油田疏松砂岩储层全生命周期动态出砂预测方法。该方法可充分考虑地应力、含水率、生产压差、压力亏空等关键因素对储层出砂的动态影响,实现储层开采全生命周期出砂风险动态预测和分析。应用表明,该预测方法更为精细、准确,更贴合疏松砂岩储层出砂实际情况,有助于进一步优化防砂方式,达到降本增效的目的。     

孤东油田防砂方法优化决策技术研究

首先在研究影响各防砂效果因素、有效期等的基础上,采用多元回归分析,建立了计算孤东油田各区块、各层位、各防砂方法有效期的数学模型,并进行了现场验证;然后在综合分析各防砂方法原理、特点、适应性等的基础上,采用模糊数学原理,建立了防砂方法优化决策的技术评价模型和经济评价模型.通过对3 000余井次的现场验证和应用表明,采用该优化决策技术不仅提高了防砂成功率和有效期,克服了防砂工艺决策的盲目性,而且还降低了防砂措施的费用,保证了油田生产的顺利进行.该技术对同类油藏具有重要的指导意义.     

纤维复合防砂技术的机理研究及应用

纤维复合防砂技术是针对疏松砂岩油藏防细粉砂而提出的一项新技术，通过“稳砂”和“挡砂”作用来防砂，无须下入筛管，不会对渗透率造成伤害。从纤维复合防砂机理入手，介绍了特种纤维的制备与表面处理，对特种纤维的耐酸、碱、高矿化度水及其耐高温性能进行了试验，并进行了纤维复合防砂的矿场先期试验。试验结果表明，纤维的耐酸、碱、盐以及耐温性能好，加入纤维后大大提高了树脂涂敷砂的强度，同时改善了人工井壁的渗透性，延长了防砂有效期。     

疏松砂岩水平井分段筛管完井研究

疏松砂岩油藏采用水平井开发效果较好;但因为出砂严重,多采用精密滤砂筛管开发。由于成本高,为了获得更好的经济效益,可以采用只打开部分油气藏的分段筛管完井方法。结合以往研究成果,建立了分段完井的产能预测模型;并设计了不同的分段完井方式进行验证,证明下入60%的筛管长度即可获得80%的产量;并对孤东油田X1区块4口水平井进行了分段筛管完井设计,获得了很好的效果和经济效益。     

砾石充填防砂工艺参数优化设计

砾石充填防砂已经成为目前主要的防砂工艺，主要包括管内砾石充填、高压一次充填、涂敷砂人工井壁等防砂方法。砾石尺寸、携砂比、泵注排量等参数的设计是影响此类防砂工艺成败和防砂效果的主要因素。通过砾石层孔喉结构计算机模拟，以孔喉结构分布曲线与地层砂粒径分布曲线接近且略小的砾石作为最佳挡砂砾石，研究出一套新的砾石充填井砾石尺寸优选方法，提出了具体的携砂比、泵注排量、机械筛管尺寸的设计方法。对涩北某气井进行了高压砾石充填设计，施工后防砂效果较好。     

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。     

端部脱砂压裂充填防砂设计及其在涩北气田的应用

介绍了端部脱砂压裂充填防砂机理，考虑压裂增产比和挡砂效果，研究了压裂充填防砂砾石尺寸的选择思路和方法。以实现端部脱砂从而产生短而宽的充填裂缝为目的，对脱砂时间、脱砂浓度、加砂时间、加砂浓度以及施工泵注程序等压裂防砂施工参数进行了优化设计。该套防砂工艺及设计方法在涩北气田应用13井次，防砂增产成功率为85％，防砂后产量平均增幅41．9％，防砂效果良好，达到了防砂与增产的目的。     

注水开发过程中疏松砂岩储层大孔道形成的模拟方法

以油层物理理论、渗流力学原理和油气藏工程方法等基础理论为指导,提出了低速层流条件下储层中描述大孔道的数学模型,推导出了注水开发过程中五点法注采井网下不同位置大孔道变化规律的关系式。并举例说明了在实际中如何应用这个数学模型进行模拟。模拟结果表明,该模拟模型能很好地模拟大孔道的变化规律。这为这一领域的深入研究提供了理论基础。     

一个改进的适合X气田的临界出砂压差计算模型

通过控制X气田生产压差主动防砂可以达到有效防砂的目的,但技术人员仍没有合适的临界出砂压差计算模型.优选"M-C模型"作为基础模型,考虑影响X气田出砂的3种因素并结合现场实验测试数据对"M-C模型"进行了修正,建立了考虑泥质含量和含水饱和度的临界出砂压差计算新模型.对现场10口气井验算表明,计算精度提高了13.9%.