含聚合物疏松砂巖巖心出砂形態(tài)微觀模擬實(shí)驗(yàn)

周博 ，董長(zhǎng)銀 ，王力智 ，劉晨楓 ，趙益忠 ，魏彩霞 ，宋洋

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國(guó)石化勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院，山東 東營(yíng) 257000）

為提高油氣采收率，聚合物驅(qū)被廣泛應(yīng)用于油氣田開(kāi)發(fā)。儲(chǔ)層條件復(fù)雜的疏松砂巖油藏聚合物驅(qū)時(shí)，聚合物在向生產(chǎn)井流動(dòng)過(guò)程中會(huì)逐步與油藏礦物和地層水相互作用，發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，形成大量聚合物軟膠團(tuán)[1-6]。聚合物軟膠團(tuán)運(yùn)移時(shí)，受到儲(chǔ)層孔喉直徑的限制，易造成堵塞。聚合物軟膠團(tuán)具有高黏性，流動(dòng)性差。隨著新鮮聚合物的不斷注入和推進(jìn)，聚合物軟膠團(tuán)在近井儲(chǔ)層形成并從生產(chǎn)井?dāng)y砂產(chǎn)出[7-10]。目前，對(duì)油田注聚井中聚合物堵塞物的結(jié)構(gòu)組分及油層中聚合物堵塞物的堵塞機(jī)理已有初步認(rèn)識(shí)[11-13]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)易出砂的疏松砂巖油氣儲(chǔ)層，基于巖石宏觀破壞模式和宏觀力學(xué)分析手段，開(kāi)展了大量關(guān)于出砂機(jī)理和出砂規(guī)律預(yù)測(cè)方法的研究工作，認(rèn)為儲(chǔ)層出砂是由于巖石首先發(fā)生宏觀力學(xué)破壞，然后導(dǎo)致砂粒產(chǎn)出[14-28]。然而，這些研究存在一定的局限性，目前對(duì)聚合物及其衍生物的存在是否會(huì)影響疏松砂巖儲(chǔ)層出砂及其出砂機(jī)理、規(guī)律尚不明確。近些年來(lái)，微觀尺度上的出砂可視化實(shí)驗(yàn)已成為出砂機(jī)理研究的重要組成部分[29-34]，但仍缺乏將其運(yùn)用于聚合物驅(qū)儲(chǔ)層出砂機(jī)理的研究。為此，筆者運(yùn)用可視化的微觀出砂模擬實(shí)驗(yàn)裝置和巖心模擬驅(qū)替實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了聚合物賦存條件下注聚井和油井的出砂機(jī)理和出砂形態(tài)研究，分析了聚合物驅(qū)形成衍生物對(duì)出砂形態(tài)的影響，提出了聚合物黏附拖曳和膠團(tuán)邊界繞流機(jī)理，以指導(dǎo)聚合物驅(qū)儲(chǔ)層出砂后的生產(chǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理與裝置

油田現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)聚合物驅(qū)后期油井產(chǎn)出包裹原油的聚合物攜砂膠團(tuán)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)注入井注聚困難，擋砂介質(zhì)堵塞嚴(yán)重[21]。其主要原因是：聚合物在多孔介質(zhì)中與流體、礦物相互反應(yīng)形成聚合物衍生物，并聚集成團(tuán)；老化后的聚合物流體性質(zhì)發(fā)生變化，部分衍生物聚團(tuán)滯留在孔喉內(nèi)，對(duì)儲(chǔ)層微粒運(yùn)移產(chǎn)生影響。本實(shí)驗(yàn)的原理主要基于巖心微觀出砂機(jī)理[25]。砂粒脫落的原因主要包括流體的拖曳力引起微粒剝落和水巖反應(yīng)等引起的膠結(jié)劑失效[26]。聚合物體系黏度較高，儲(chǔ)層流體在孔喉中流動(dòng)對(duì)內(nèi)壁顆粒有拖曳和摩擦作用；在儲(chǔ)層深處流速相對(duì)較低，流體的黏滯力具有優(yōu)勢(shì)，對(duì)于聚合物驅(qū)儲(chǔ)層生成的衍生物聚團(tuán)，這種黏滯力則更明顯。另外，研究發(fā)現(xiàn)多數(shù)聚合物驅(qū)井堵塞是因出砂形成的砂核周?chē)p繞著大分子聚合物形成的膠團(tuán)，其主要尺寸與實(shí)際地層的孔喉直徑不匹配，進(jìn)而造成堵塞[27]。基于上述油井出砂與聚合物驅(qū)堵塞機(jī)理，開(kāi)展了新鮮聚合物及聚合物衍生物賦存狀態(tài)下巖心出砂過(guò)程模擬實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)采用可視化微觀出砂模擬實(shí)驗(yàn)裝置（見(jiàn)圖1）。該裝置包括顯微成像采集、氣液泵送、巖心薄片模型及集砂等模塊。氣液泵送模塊設(shè)置有平流泵，輸出時(shí)最大流量為100 mL/min，最大壓力為5 MPa；通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)可直接向巖心薄片模型注入清水，或通過(guò)活塞容器注入其他流體。巖心薄片模型模塊與顯微成像采集模塊共同組成可視化系統(tǒng)：在具有透明玻璃窗口的模具中加入地層砂后，恒溫固化以模擬巖心；通過(guò)顯微成像采集整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的巖心出砂形態(tài)圖像及視頻，最高可放大750倍。本實(shí)驗(yàn)選擇梯形和矩形模型巖心薄片，薄片填砂面積皆為48.0 cm2，填砂厚度5 mm，約可填入實(shí)驗(yàn)樣砂200 g。巖心薄片模型模塊出入口均設(shè)置有壓力傳感器，出口管線為透明軟膠管，方便觀察出砂現(xiàn)象。

圖1 可視化微觀出砂模擬實(shí)驗(yàn)裝置示意

1.2 實(shí)驗(yàn)材料與條件

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)口壓力取決于實(shí)驗(yàn)排量、實(shí)驗(yàn)流體黏度和薄片內(nèi)顆粒膠結(jié)體的孔隙度。實(shí)驗(yàn)驅(qū)替流量為100 mL/min。模擬地層砂樣為工業(yè)石英砂和泥質(zhì)模擬砂，地層砂粒徑中值為0.3 mm，向其中加入少量彩色示蹤砂以便顯微觀察。巖心膠結(jié)劑采用雙酚A形環(huán)氧樹(shù)脂與水性環(huán)氧固化劑，其質(zhì)量比為1∶1，膠結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%。將加入膠結(jié)劑的砂樣放入恒溫箱進(jìn)行固化，固化溫度為80℃，固化時(shí)間為4 h。為保持實(shí)驗(yàn)條件一致，無(wú)聚合物膠結(jié)后的巖心需經(jīng)過(guò)抗壓強(qiáng)度測(cè)試，壓力范圍在0.70～0.75 MPa。

本實(shí)驗(yàn)采用聚合物原液和聚合物衍生物分別模擬實(shí)際聚合物驅(qū)過(guò)程中儲(chǔ)層內(nèi)注入的新鮮和老化的聚合物。聚合物原液采用聚丙烯酰胺配制，質(zhì)量濃度為1200 mg/L。聚合物衍生物來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)油井產(chǎn)出物，對(duì)不同井返排出的聚合物衍生物用燃燒法和經(jīng)粉末衍射進(jìn)行成分分析。分析測(cè)定結(jié)果表明，聚合物衍生物主要由原油、老化的聚丙烯酰胺、無(wú)機(jī)組分組成，其中聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%～90%，聚合物中還裹挾著質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～20%的黏土、砂粒及垢等。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

本文的實(shí)驗(yàn)研究著重于注聚井和油井出砂過(guò)程模擬，分別在新鮮聚合物和聚合物衍生物賦存條件下開(kāi)展微觀尺度驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。為了便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，附加無(wú)聚合物條件下的巖心實(shí)驗(yàn)。

2.1 無(wú)聚合物條件下的出砂形態(tài)

將無(wú)聚合物條件下的出砂模擬作為基準(zhǔn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的膠結(jié)劑膠結(jié)條件下的梯形和矩形巖心薄片。通過(guò)清水驅(qū)替，在弱膠結(jié)區(qū)域出現(xiàn)出砂虧空，呈現(xiàn)不規(guī)則孔洞形態(tài)，薄片虧空區(qū)域面積為1.6 cm2。通過(guò)驅(qū)替過(guò)程視頻分析，驅(qū)替初期出口透明管道內(nèi)出現(xiàn)微量顆粒運(yùn)移，一段時(shí)間后集砂器內(nèi)砂粒數(shù)量略有增加，長(zhǎng)時(shí)間驅(qū)替后出砂量不再變化。分析其原因主要是：出口處壓力低、流速快，流速增大到臨界出砂流速后，砂體結(jié)構(gòu)破壞，出現(xiàn)出砂現(xiàn)象；出砂后，孔道疏通，入口壓力逐漸下降，出口高流速區(qū)附近出砂加?。蛔罱K，能夠從巖心脫落的顆粒越來(lái)越少，骨架核趨于穩(wěn)定。

2.2 注聚井新鮮聚合物驅(qū)替條件下的出砂形態(tài)

利用上述同等膠結(jié)條件下的梯形巖心薄片，通過(guò)新鮮聚合物驅(qū)替，觀察驅(qū)替后巖心的出砂情況，出砂形態(tài)如圖2所示。可以看出，新鮮聚合物驅(qū)后砂粒在流體作用下大量運(yùn)移，并逐漸在液體入流口和出流口之間形成主要滲流通道，孔道呈現(xiàn)多彎曲的類(lèi)蚯蚓洞式，出砂虧空區(qū)域面積約10.6 cm2。

圖2 新鮮聚合物驅(qū)替后的巖心出砂形態(tài)

從微觀照片可看出，隨著新鮮聚合物持續(xù)驅(qū)替，孔道邊壁顆粒隨液體流出，擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)通道，在同等實(shí)驗(yàn)條件下比無(wú)聚合物實(shí)驗(yàn)巖心出砂嚴(yán)重，最終出砂虧空區(qū)域面積是無(wú)聚合物條件下（即基準(zhǔn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)條件下）的6.62倍（面積比），表現(xiàn)出高黏流體促進(jìn)攜砂出砂的效應(yīng)。

2.3 油井聚合物衍生物堵塞條件下的出砂形態(tài)

為明確油井近井地帶聚合物衍生物對(duì)出砂的影響，用直徑0.1～2.0 cm的聚合物衍生物聚團(tuán)和地層砂共同膠結(jié)成巖心薄片進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。最終根據(jù)實(shí)驗(yàn)后的巖心滲透率，將不同尺寸、數(shù)量聚合物衍生物的巖心分為堵塞程度不同的3類(lèi)進(jìn)行對(duì)比分析（見(jiàn)圖3）。

圖3 不同堵塞程度聚合物衍生物聚團(tuán)賦存下的巖心出砂形態(tài)

由圖3可以看出，相對(duì)于新鮮聚合物驅(qū)替后，聚合物衍生物堵塞情況下聚團(tuán)黏結(jié)砂呈現(xiàn)相對(duì)輕微的出砂虧空形態(tài)。對(duì)于輕微堵塞的巖心（見(jiàn)圖3a），出砂虧空區(qū)域面積約為7.9 cm2，是無(wú)聚合物條件下的4.93倍。出砂虧空區(qū)域延伸到流體入口，孔道在較大尺寸的衍生物聚團(tuán)外側(cè)繞行，呈環(huán)繞聚合物衍生物聚團(tuán)類(lèi)蚯蚓洞式出砂虧空形態(tài)，且出現(xiàn)較明顯的擴(kuò)展。對(duì)于中度堵塞的巖心（見(jiàn)圖3b），通過(guò)變換衍生物聚團(tuán)位置的多組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，聚合物衍生物的確會(huì)增加其鄰近位置的出砂風(fēng)險(xiǎn)，位于通道處的聚團(tuán)邊緣出砂更為明顯，形成環(huán)狀出砂虧空形態(tài)。由于聚合物衍生物本身沒(méi)有流通性，聚合物衍生物聚團(tuán)堵塞時(shí)，黏結(jié)部分從骨架脫離的可動(dòng)砂會(huì)降低黏結(jié)區(qū)域的出砂風(fēng)險(xiǎn)，但會(huì)加劇衍生物膠結(jié)范圍再向外一層區(qū)域的出砂程度。中等堵塞巖心的出砂虧空區(qū)域面積累計(jì)約4.1 cm2，是無(wú)聚合物條件下的2.56倍；而重度堵塞巖心的出砂虧空區(qū)域面積約3.7 cm2（見(jiàn)圖3c），是無(wú)聚合物條件下的2.31倍。

從顯微鏡放大的微觀視頻分析發(fā)現(xiàn)，聚合物衍生物堵塞后，流體向聚合物衍生物聚團(tuán)周?chē)@流，聚團(tuán)邊緣存在多處砂粒剝離后的小坑洞，明顯地看到邊緣的砂粒隨流體驅(qū)替產(chǎn)生波動(dòng)，砂粒逐個(gè)脫離巖心隨流體排出。通過(guò)拍攝的顯微照片（見(jiàn)圖4）也發(fā)現(xiàn)，在聚合物衍生物聚團(tuán)附近，均出現(xiàn)了砂粒剝離產(chǎn)生的坑洞，多組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)堵塞在巖心中的聚團(tuán)邊緣均存在輕微出砂現(xiàn)象?！@表明驅(qū)替流體遇到堵塞聚團(tuán)存在繞流現(xiàn)象，并在聚合物衍生物聚團(tuán)周?chē)纬刹贿B續(xù)的環(huán)形孔道，而出口處流速更大，出砂虧空區(qū)域也更明顯。也就是說(shuō)，聚合物衍生物聚團(tuán)周邊出砂較為嚴(yán)重，形成局部高流速區(qū)，出現(xiàn)出砂孔道。同時(shí)，在薄片入口處的聚合物衍生物聚團(tuán)周?chē)窗l(fā)生明顯變化，但通過(guò)顯微照片（見(jiàn)圖4d）發(fā)現(xiàn)，其周?chē)杂猩傲冸x，形成可動(dòng)砂，但因沒(méi)有明顯出砂通道，未出現(xiàn)宏觀出砂現(xiàn)象。

圖4 聚合物衍生物聚團(tuán)賦存狀態(tài)下微觀出砂形態(tài)

根據(jù)出砂形態(tài)分析，新鮮聚合物賦存和不同堵塞程度聚合物衍生物賦存狀態(tài)下的出砂虧空區(qū)域面積，與無(wú)聚合物條件下相比，出砂虧空區(qū)域面積均有所增大。新鮮聚合物賦存時(shí)，出砂孔道寬度在0.5～1.0 cm，出砂虧空區(qū)域面積是無(wú)聚合物條件下的7～10倍；聚合物衍生物賦存時(shí)，出砂孔道寬度在0.1～2.0 cm，出砂虧空區(qū)域面積是無(wú)聚合物條件下的2～5倍（見(jiàn)圖5）：因此，聚合物及衍生物的存在會(huì)影響疏松砂巖儲(chǔ)層出砂。

圖5 不同聚合物及衍生物賦存下出砂虧空區(qū)域面積及面積比

根據(jù)實(shí)驗(yàn)液路壓差繪制聚合物衍生物聚團(tuán)賦存（選擇中度堵塞程度的巖心）、新鮮聚合物賦存和無(wú)聚合物條件下的巖心滲透率動(dòng)態(tài)變化曲線（見(jiàn)圖6）。在同等驅(qū)替流量條件下，聚合物衍生物賦存狀態(tài)下的巖心滲透率比新鮮聚合物賦存和無(wú)聚合物狀態(tài)下更低，表明聚合物衍生物的堵塞作用更明顯。聚合物衍生物聚團(tuán)賦存狀態(tài)下的巖心滲透率在驅(qū)替后小幅升高，在穩(wěn)定階段提高了11.11%；新鮮聚合物賦存與無(wú)聚合物條件下的起始滲透率較高，驅(qū)替到穩(wěn)定階段滲透率分別提高了23.80%和58.90%，表明新鮮聚合物賦存與無(wú)聚合物狀態(tài)下出砂嚴(yán)重。尤其是新鮮聚合物賦存狀態(tài)下的巖心，其微觀出砂形態(tài)出現(xiàn)較大規(guī)模類(lèi)蚯蚓洞和連續(xù)垮塌，是巖心滲透率大幅提高的主因。

圖6 不同條件下實(shí)驗(yàn)巖心滲透率隨時(shí)間的變化曲線

由此說(shuō)明，與新鮮聚合物相比，聚合物衍生物更易發(fā)生堵塞，這對(duì)出砂孔道的延伸造成了一定影響。未出現(xiàn)堵塞時(shí)，孔道朝一個(gè)方向彎曲延伸，而在聚合物衍生物賦存時(shí)，孔道多呈環(huán)狀并向外擴(kuò)張。另外，這種不連續(xù)環(huán)狀的虧空，不僅存在于大尺寸的聚合物衍生物聚團(tuán)附近，在小尺寸聚團(tuán)的微觀照片中也有發(fā)現(xiàn)。當(dāng)聚合物衍生物聚團(tuán)尺寸較大時(shí)，環(huán)狀擴(kuò)張式虧空明顯，但總體虧空區(qū)域面積相對(duì)較?。划?dāng)聚合物衍生物分布較多且不集中時(shí)，出砂孔道呈現(xiàn)出在聚合物衍生物外側(cè)環(huán)繞的趨勢(shì)，同時(shí)出砂虧空區(qū)域面積更大。

3 巖心微觀出砂機(jī)理

3.1 新鮮聚合物黏附拖曳出砂

根據(jù)新鮮聚合物驅(qū)替下的出砂模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示的出砂虧空形態(tài)，本文提出新鮮聚合物對(duì)微觀出砂的影響機(jī)理——聚合物黏附拖曳出砂。

聚合物具有良好的延伸性和黏滯性[35]，砂粒在聚合物的黏附作用下被施加拖曳力，當(dāng)拖曳力大于膠結(jié)強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)出砂虧空現(xiàn)象。由于新鮮聚合物不易發(fā)生堵塞且波及效率較高，在儲(chǔ)層內(nèi)運(yùn)移過(guò)程中，出砂從初始砂粒剝離的孔道末端向入流方向逐漸延伸，最終形成多彎曲的類(lèi)蚯蚓洞式孔道。對(duì)于弱膠結(jié)儲(chǔ)層，出砂首先會(huì)在高流速剪切區(qū)發(fā)生，出砂后的虧空區(qū)域阻力降低，聚合物流體更易占據(jù)虧空。聚合物趨向于沿大孔道或高滲透帶流動(dòng)，加之其攜砂能力較強(qiáng)，會(huì)擴(kuò)大出砂范圍，直至在驅(qū)替區(qū)域的出入口之間形成優(yōu)勢(shì)通道。因此，注入井附近注入新鮮聚合物后形成類(lèi)蚯蚓洞式孔道網(wǎng)絡(luò)，可以提高儲(chǔ)層滲透率；同時(shí)，出砂量也會(huì)隨儲(chǔ)層虧空區(qū)域擴(kuò)張而增大，游離砂被聚合物卷攜至儲(chǔ)層下游，促進(jìn)了聚合物衍生物聚團(tuán)的生成和堵塞的發(fā)生。

3.2 聚合物衍生物聚團(tuán)邊界繞流出砂

根據(jù)聚合物衍生物聚團(tuán)賦存條件下的出砂模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示的出砂虧空形態(tài)，本文提出聚合物衍生物聚團(tuán)對(duì)微觀出砂的影響機(jī)理——聚團(tuán)邊界繞流出砂。

聚合物易黏附從骨架剝離的砂粒。微觀照片顯示，聚合物對(duì)游離砂粒有一定攜帶作用，當(dāng)它在孔道中發(fā)生運(yùn)移時(shí)，孔道邊緣將要?jiǎng)冸x的砂粒也會(huì)受到聚合物拖曳力的作用而破壞原有膠結(jié)體系。新鮮聚合物在儲(chǔ)層中運(yùn)移，與地層水反應(yīng)并老化，使其黏度、所含固體質(zhì)量明顯增大[36]，纏繞在砂粒、礦物、泥質(zhì)等內(nèi)核上逐漸形成新的衍生物，最終變成聚合物衍生物聚團(tuán)。聚合物衍生物聚團(tuán)賦存時(shí)的出砂形態(tài)呈類(lèi)蚯蚓洞式，其形成與驅(qū)替流量、巖心膠結(jié)強(qiáng)度有關(guān)[37]。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，聚合物衍生物聚團(tuán)附近的類(lèi)蚯蚓洞具有明顯環(huán)狀虧空擴(kuò)張的現(xiàn)象，即類(lèi)蚯蚓洞環(huán)繞著聚合物衍生物聚團(tuán)延伸。分析認(rèn)為，由于聚合物衍生物聚團(tuán)本身沒(méi)有流通性，驅(qū)替流體到達(dá)聚合物衍生物聚團(tuán)位置即形成流動(dòng)死區(qū)，流體隨即在聚合物衍生物聚團(tuán)邊緣形成高速剪切流動(dòng)區(qū)（見(jiàn)圖7），加速其邊緣砂粒的剝離，加劇相鄰區(qū)域出砂，增加出砂虧空區(qū)域面積。這就是聚合物衍生物聚團(tuán)對(duì)微觀出砂的影響機(jī)理——聚團(tuán)邊界繞流出砂。另外，不論聚合物衍生物聚團(tuán)大小，孔道在其附近均呈環(huán)狀的類(lèi)蚯蚓洞式，只是當(dāng)聚團(tuán)較大時(shí)，聚團(tuán)對(duì)出砂孔道延伸的影響更加明顯。

圖7 聚合物衍生物聚團(tuán)賦存狀態(tài)下微觀出砂機(jī)理示意

4 聚合物驅(qū)后儲(chǔ)層出砂應(yīng)對(duì)策略

儲(chǔ)層經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間聚合物驅(qū)替，生產(chǎn)井近井地帶聚合物衍生物的聚集會(huì)造成儲(chǔ)層堵塞，油井產(chǎn)量嚴(yán)重下降，防砂效果變差。由于對(duì)注聚井近井地帶出砂虧空形態(tài)、聚合物及其衍生物賦存狀態(tài)、儲(chǔ)層物性變化認(rèn)識(shí)不清，無(wú)法為防砂工藝設(shè)計(jì)和實(shí)施提供技術(shù)支撐，因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)聚合物驅(qū)的疏松砂巖儲(chǔ)層中近井地帶出砂虧空形態(tài)，是預(yù)測(cè)出砂和適度防砂的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文開(kāi)展的聚合物賦存條件下疏松砂巖巖心微觀出砂形態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，為聚合物驅(qū)出砂儲(chǔ)層生產(chǎn)提供了如下思路。

——反演聚合物驅(qū)老井近井地帶出砂虧空形態(tài)，指導(dǎo)后續(xù)聚合物驅(qū)防控砂優(yōu)化。聚合物驅(qū)油層出砂過(guò)程模擬和反演技術(shù)，是根據(jù)油井地層物性、生產(chǎn)歷史模擬而獲得近井地帶出砂形態(tài)和虧空剖面的，這有助于后續(xù)生產(chǎn)和防控砂作業(yè)優(yōu)化。例如：基于出砂虧空形態(tài)的擠壓充填過(guò)程模擬，可提高篩管外擠壓充填程度；同時(shí)，開(kāi)展以介質(zhì)穩(wěn)定性為目的的防控砂參數(shù)優(yōu)化，可進(jìn)一步提高防控砂效果，減少聚合物驅(qū)井堵塞降產(chǎn)問(wèn)題。

——掌握聚合物驅(qū)后期儲(chǔ)層出砂規(guī)律，指導(dǎo)聚合物驅(qū)儲(chǔ)層開(kāi)采優(yōu)化。聚合物驅(qū)油井近井地帶容易形成聚合物衍生物聚集，造成近井地帶堵塞。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，聚合物衍生物聚集的黏結(jié)作用會(huì)減緩儲(chǔ)層出砂程度和趨勢(shì)，但同時(shí)會(huì)降低產(chǎn)能。適當(dāng)提高篩管介質(zhì)精度和充填礫石尺寸，可以增強(qiáng)流通性，以減緩堵塞。除此之外，可以通過(guò)材料表面改性，改進(jìn)固相充填材料和篩管材料，減輕防砂層的聚合物堵塞，或通過(guò)高飽和充填緩解近井堵塞。

5 結(jié)論

1）針對(duì)注聚井的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，出砂虧空區(qū)域多為彎曲類(lèi)蚯蚓洞式，實(shí)驗(yàn)條件下其寬度在0.5～1.0 cm，虧空區(qū)域面積是無(wú)聚合物條件下的7～10倍。因新鮮聚合物黏性流體的拖曳作用增加了出砂風(fēng)險(xiǎn)。

2）針對(duì)油井的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，出砂虧空區(qū)域多呈環(huán)狀類(lèi)蚯蚓洞式，實(shí)驗(yàn)條件下其寬度在0.1～2.0 cm，出砂虧空區(qū)域面積是無(wú)聚合物條件下的2～5倍。聚合物衍生物聚團(tuán)會(huì)阻擋出砂的類(lèi)蚯蚓洞延伸，堵塞程度越嚴(yán)重，單個(gè)出砂虧空區(qū)域范圍越小，可從一定程度上減緩出砂；但由于邊界繞流，加劇聚合物衍生物聚團(tuán)堵塞區(qū)邊緣出砂，出砂在近井高流速區(qū)尤為嚴(yán)重。

3）利用巖心微觀模擬方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同聚合物賦存狀態(tài)下出砂形態(tài)的刻畫(huà)，可開(kāi)展對(duì)儲(chǔ)層出砂形態(tài)微觀模擬實(shí)驗(yàn)的研究；同時(shí)，利用該方法有助于建立聚合物驅(qū)油藏出砂過(guò)程動(dòng)態(tài)模型，進(jìn)而利用模型反演聚合物驅(qū)老井近井地帶出砂虧空形態(tài)，進(jìn)行儲(chǔ)層出砂預(yù)測(cè)，對(duì)今后聚合物驅(qū)防控砂和聚合物驅(qū)儲(chǔ)層開(kāi)采優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。