解析國內(nèi)外防砂試驗研究現(xiàn)狀及其發(fā)展方向

嚴(yán)蕾

摘 要：本文結(jié)合作者工作實踐，并且通過相關(guān)性的數(shù)據(jù)分析，主要對國內(nèi)外防砂試驗的研究情況進(jìn)行探究，通過分析研究將其中的功能指出，并且分析了該系列防砂試驗未來的發(fā)展趨向，闡明了實現(xiàn)這些功能的方法和該系統(tǒng)所具備的特點(diǎn)，以達(dá)到指導(dǎo)油田的防砂設(shè)計、施工以及原油生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：防砂試驗；研究院；冷采設(shè)計；防砂模擬；現(xiàn)狀分析

中圖分類號：TE257 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0159-02

1 國內(nèi)以及國外防砂試驗研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀分析

1.1 防砂試驗在國內(nèi)的現(xiàn)狀概述和初步研究

在國內(nèi)在室內(nèi)防砂試驗研究方面，我國有幾大機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域有所成就，并且取得一定的成績。他們分別是北京石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院以及其分院——廊坊分院、勝利油田采油院和地質(zhì)科學(xué)院以及中國石油大學(xué)等。雖然研究的層面是相同的，但是在研究的內(nèi)容和方向上存在著較大的差異。

1.1.1 北京石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院的研究特色

為了研究和系統(tǒng)分析冷采過程中的特點(diǎn)以及運(yùn)行的機(jī)理，該院校自行研究出了一套極具特色的冷采裝置——稠油出砂冷采物模裝置。它的半徑為51公分，裝填巖心的長度是60厘米。最具特色的是前端的活塞，并且在模型的中間注入飽和油。為了讓飽和油沿著管柱向前方移動，通過不斷地對活塞施加壓力，以達(dá)到特定的效果。該裝置可以通過檢測出入口以及中間的壓力，確保冷采的過程中能夠有效形成蚯蚓洞，檢測在生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)。該模型的最主要目的是研究蚯蚓洞在油藏過程中形成所需要的條件以及油氣水和砂石從油層流向蚯蚓洞和從蚯蚓洞向井筒流動整個過程的逼真模擬。此外，泡沫油在蚯蚓洞中的形成和流動的條件也是作為該實驗的主要研究對象。通過該實驗，我們可以清楚地看到稠油出沙冷采的整個過程，有助于現(xiàn)實作業(yè)中的順利進(jìn)行。為了提高采收率，該模型還對包括稠油水平井冷采實驗和超臨界流體萃取實驗在內(nèi)的實驗進(jìn)行研究，保證系統(tǒng)的作業(yè)有效地進(jìn)行。

1.1.2 北京石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院的研究途徑

為了讓實驗有效地進(jìn)行，該院校引進(jìn)了一套由美國專業(yè)化程度較高的公司設(shè)計的實驗裝置——巖石力學(xué)實驗裝置。雖然價格昂貴，但是對實驗進(jìn)行的影響頗大。該裝置一共有四部分組成：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及孔隙壓力系統(tǒng)。在實驗的過程中，將巖心的樣品置于不同的壓力之下并且進(jìn)行三軸試驗。從不同的實驗條件下，看其破壞強(qiáng)度來做相關(guān)的包絡(luò)線。這樣有利于通過獲取底層的粘聚力和內(nèi)摩擦角等相關(guān)信息，從而有利于確定首先破壞導(dǎo)致的出砂方式。與此同時，該實驗也可以確定不同地層出砂的最大壓力差。另外，該實驗系統(tǒng)還具有以下幾種功能：（1）采油過程的逼真模擬；（2）對井筒附近、物性變化有力的分析；（3）加速波的測定等等。

1.2 防砂實驗研究在國外的現(xiàn)狀概況

從上世紀(jì)九十年代起，國外就開始在油氣水井出砂預(yù)測的方面開始進(jìn)行系統(tǒng)化的研究并且碩果累累。

斯倫貝謝公司采用一個簡易的系統(tǒng)，出砂的影響主要是通過變量決定的。在實驗的過程中，通過各種因素，最后得出流速是影響出砂的主要因素。對于油和水，只要射孔炮眼的流速達(dá)到相關(guān)的要求，出砂率就會大大提高。關(guān)于流動，我們可以分為徑向和軸向兩個部分。通過實驗研究，為了有效清除巖石表面的砂石，軸向部分的作用是值得關(guān)注的。出于以上情況，該公司認(rèn)為使用大孔徑、高孔密射孔可以提高不出砂的臨界壓力差。

2 防砂試驗發(fā)展前景研究

通過國內(nèi)外的防砂試驗研究的比較和分析，出砂預(yù)設(shè)裝置比防砂裝置有更多的存在。即便是防砂模擬試驗裝置，研究的領(lǐng)域非常狹窄，只限于水平領(lǐng)域；至于國內(nèi)，相關(guān)的模擬實驗形式單一，只限于常溫常壓或者是常溫高壓之下進(jìn)行的實驗。以上兩者都無法實現(xiàn)高溫高壓之下的油井機(jī)械防和化學(xué)模擬實驗，現(xiàn)場指導(dǎo)性不是很強(qiáng)，因此存在著很大的缺陷。所以在未來的研究過程和方向上，要建立一個防砂試驗室。防砂試驗室的建立有助于減少人力資源的浪費(fèi)、財物的浪費(fèi)，提高科研的效率，為未來的防砂工作提供有力的技術(shù)支持。作為多功能防砂試驗室的關(guān)鍵一步，防砂試驗系統(tǒng)在防砂模擬以及后期的效果評價的方面上作用突出，因此需要得到重視。除此之外，防砂模擬試驗系統(tǒng)作用突出。它不但可以檢測出防砂篩管的出砂直徑、擋砂的性能，還能夠檢測機(jī)械和化學(xué)的防砂的質(zhì)量和效果以及得到最終切實的評價，從而有利于整個防砂系統(tǒng)的設(shè)計更加科學(xué)，施工過程更加順利。為了滿足各種需求，在設(shè)計層面和應(yīng)用層面有所建樹，確保防砂措施的有效性，所建立起的系統(tǒng)應(yīng)該具有以下四項功能：（1）出砂預(yù)測裝置；（2）防砂模擬；（3）防砂預(yù)測；（4）防砂效果評價。

3 防砂模擬系統(tǒng)功能以及效果在試驗中的最終實現(xiàn)

防砂模擬試驗系統(tǒng)通過模擬防砂的工藝，因此能夠在實際運(yùn)用過程中模擬近井層的流動狀況。但是對井筒和射孔炮眼形狀以及尺寸有所要求。只有這樣才能模擬出油井再生產(chǎn)過程中的防砂過程，在化學(xué)和機(jī)械防砂的過程中能夠有助于施工。近井層是通過滲流筒和套管之間的介質(zhì)來達(dá)到模擬的效果的。地層砂石根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，借助調(diào)制人員的調(diào)試，使流體通過滲流筒流向更深更遠(yuǎn)的地層。產(chǎn)出的過程只能模擬油層產(chǎn)出液借助滲流筒流向近井層的過程。至于機(jī)械的防砂測試工具，只要通過樣件的放入，就可以順利地進(jìn)行各種試驗，以達(dá)到需要的效果。但是化學(xué)防砂的實驗，尤其是填充的效果和質(zhì)量的實驗要注意，一定要在單獨(dú)的試驗井筒中進(jìn)行才有效。在外界的壓力的作用下，向井筒中注入化學(xué)防砂液體，然后使之固化，從而在固化之后能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)的檢測。最好的試驗方式是將化學(xué)防固層放入模擬井筒中進(jìn)行試驗，這樣能夠使試驗的效果呈現(xiàn)出更加科學(xué)合理的一面。

4 結(jié)語

總而言之，本文對國內(nèi)外防砂試驗的研究情況進(jìn)行比較研究，確定了其應(yīng)該具備的功能，指出了系列防砂試驗未來的發(fā)展趨向，闡明了實現(xiàn)這些功能的方法和該系統(tǒng)所具備的特點(diǎn)，以達(dá)到指導(dǎo)油田的防砂設(shè)計、施工以及原油生產(chǎn)的目的。

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