稠油出砂规律及出砂模拟实验研究
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(1+++)油藏出砂对渗透率影响及出砂规律实验模拟
文章编号:100020747(2005)0620105204SZ 3621油藏出砂对渗透率影响及出砂规律实验模拟曾祥林1,2,何冠军3,孙福街1,王平双1(1.中国海洋石油研究中心;2.北京大学;3.西南石油学院)基金项目:“十五”国家项目“渤海稠油油田少井高产开发可行性研究”部分内容(海总科[2001]194号)摘要:油井出砂给油田生产带来消极影响,也在一定程度上提高油层渗透率,从而提高油井产能。
为深入认识适度出砂提高油井产能机理并为现场实施提供理论依据,通过物理模拟实验研究出砂对储集层渗透率的影响和出砂规律。
以渤海SZ3621油藏砂样为研究对象,进行砾石充填和金属筛网防砂实验,分析不同完井方式下压差、出砂与产能之间的关系以及蚯蚓洞及其网络形成情况。
实验结论是:适度出砂开采时宜采用筛管或割缝管完井方式;出砂提高了地层渗透率并形成蚯蚓洞网络,能提高油井产能;压力扰动对出砂有显著影响,出砂量与产油量相互依存,随着砂粒不断采出,原油产量不断增加。
图5参8关键词:疏松砂岩;出砂;渗透率;模拟实验中图分类号:TE345 文献标识码:A SZ3621油田位于渤海辽东湾的辽西低凸起,皇岛市102km 。
该油田储集层为东营组下段,主体部位厚达200m 以上,层数多,岩石结构疏松,油黏度大,地层微粒运移和油井出砂是该油田开采过程中的主要矛盾。
为深入认识适度出砂提高油井产能机理,本文通过物理模拟实验,研究出砂对储集层渗透率的影响和出砂规律。
实验内容包括:人造岩样制作,砾石充填防砂效果评价实验以及简易防砂条件下岩样出砂规律实验。
1实验设计在研究国内外出砂模拟实验的基础上,研制了岩样出砂模拟实验装置,该仪器主要由长岩心多点夹持器系统、流动及回压系统、控制采集系统、操作面板集成等,实验装置见图1。
设计的出砂模拟管长2.3m ,岩心最长可达2m ,上有多个测压管,可在实验模拟井底地应力下的出砂情况过程中实时监测压力分布情况,研究出砂造成的距井眼不同位置的储集层渗透率变化,模拟多种防砂方式下出砂对渗透率的影响。
浅析八面河油田稠油热采井出砂原因及对策
在统计的 １ ４口井 中有 １ Ｏ口井在是第一轮热采后出 砂， 生产时间平均为 ７ ２天 ， 最短 的是热采下泵后第 ４天
ｌ 稠油热采及 出砂现状
目前 ， 采 主要 集 中在 第 一 、 二 轮 ， ２ １ 年 底 全 热 第 到 ００
出现砂卡。１ Ｏ口第一轮热采 出砂井中有 ７口是在冷采 ３ 年后才进行第一轮热采 ， 以进行第 一次热采选井时 ， 所 应 将油井的冷采时 间考虑在内。 ３泵径越大 、 ） 冲次越快 出砂概率越高 统计 的 １ ４口井 出砂时 中有 １ Ｏ口井 泵径 为 ７／ ６ ０ ５ 抽稠泵 ， 占总井数 的 ７ 、 １ ３口为 ５ 普通泵 、 ６ １口为 ５ ／ ６ ４ ４抽稠泵 。平 均 冲次 为 ３ ４次 ， ． 出砂时 平均 最高 日产 液量 为 ３ ｍ 。有 ６口井达 到 ４次 以上 ， ３。 占统 计总井 数
焦 小 军 ， 平 曹
（ 国石化胜利 油 田分公 司清河采油厂 ， 东 寿光 ２２ １） 中 山 ６７４
［ 摘 要］ 对八面河油田近年来的稠 油热采 井 出砂情 况统计 分析认 为 ， 热采后 出砂 主要 受防砂 时间及方式 、 生产参 数、 热采轮 次、 出砂 史的影响， 放喷过程 中压力 下降快 、 下泵生产后 动液面下降快等是 其主要 的表现特征 。预 防出砂 ，
油井数量 占油 田总开井数的 ２ ． ， ９ ９ 年产 油量 占油 田总 产量的 ３ ． 。八面河油 田稠 油开发 方式 主要 为蒸 汽 １７ 吞吐 ， 随着热采规模 的不 断扩大 ， 热采后油 井 出砂 、 卡 砂 逐年增多 ， 给油 田生产带来了不 良影响 。
２第一轮热采时机选择与稠油井出砂关系密切 ）
３ ４
江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报
ｌ 稠油热采及 出砂现状
目前 ， 采 主要 集 中在 第 一 、 二 轮 ， ２ １ 年 底 全 热 第 到 ００
出现砂卡。１ Ｏ口第一轮热采 出砂井中有 ７口是在冷采 ３ 年后才进行第一轮热采 ， 以进行第 一次热采选井时 ， 所 应 将油井的冷采时 间考虑在内。 ３泵径越大 、 ） 冲次越快 出砂概率越高 统计 的 １ ４口井 出砂时 中有 １ Ｏ口井 泵径 为 ７／ ６ ０ ５ 抽稠泵 ， 占总井数 的 ７ 、 １ ３口为 ５ 普通泵 、 ６ １口为 ５ ／ ６ ４ ４抽稠泵 。平 均 冲次 为 ３ ４次 ， ． 出砂时 平均 最高 日产 液量 为 ３ ｍ 。有 ６口井达 到 ４次 以上 ， ３。 占统 计总井 数
焦 小 军 ， 平 曹
（ 国石化胜利 油 田分公 司清河采油厂 ， 东 寿光 ２２ １） 中 山 ６７４
［ 摘 要］ 对八面河油田近年来的稠 油热采 井 出砂情 况统计 分析认 为 ， 热采后 出砂 主要 受防砂 时间及方式 、 生产参 数、 热采轮 次、 出砂 史的影响， 放喷过程 中压力 下降快 、 下泵生产后 动液面下降快等是 其主要 的表现特征 。预 防出砂 ，
油井数量 占油 田总开井数的 ２ ． ， ９ ９ 年产 油量 占油 田总 产量的 ３ ． 。八面河油 田稠 油开发 方式 主要 为蒸 汽 １７ 吞吐 ， 随着热采规模 的不 断扩大 ， 热采后油 井 出砂 、 卡 砂 逐年增多 ， 给油 田生产带来了不 良影响 。
２第一轮热采时机选择与稠油井出砂关系密切 ）
３ ４
江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报
稠油油藏热采出砂模型及物性参数动态预测研究
流 动方 程 ：
值 方法 对 储层 参数 （ 如含 砂浓 度 、 Ｌ 孑 隙度 等 ） 行 了 进
动 态描述 和预 测 。
１ 稠 油 热 采 出砂 模 型 的 建 立 与化 简
１１ 稠油 热［ ， ３ Ｉ
— 一
～
Ｃ ］ ０ ） ＝
（） ２
稠 油 油 藏 热 采 出砂 模 型 主 要 包 括 岩层 骨 架 方
式 中 ：。 ｐ 为孔 隙 流 体 密 度 ，ｇ Ｃ为 剥 离 液 化 砂 浓 ｋ／ ； ｍ 度 ； 、孔 隙 流体流 速 ， ／。 勾 ｍ ｓ
收 稿 日期 ：０ ９ ｌ — ２ ２ ｏ 一 ２ ２ 基 金 项 目： 家科 技 重 大 专 项 （ ０ Ｚ ０ ０ ９ ０ ４ ０ ） 国 ２ ８ Ｘ ５ Ｏ — ０ — ５ ０
式 中 ： 为孔 隙 度 ； 为 砂 粒 密 度 ，ｇ ￡ 生产 时 Ｊ Ｄ ｋ／ ；为 ｍ
间 ，； Ｓｍ为骨架剥离砂量 ， 为岩石 固相速度 ，／。 ｍ； ｍｓ 液 相 的 相对 密 度 为 Ｐ （一 ） 液相 单 位 体 积 的 ．１ ｃ ， 质量 流 量为 Ｐ （一 ） 。则根 据质 量守 恒定 律得液 相 ． ｃ ， １
作 者 简 介 ： 祥 （９ ５ ）男 ， 冯 １ ８ 一 ， 中国 石 油 大 学 （ 京 ） 油 天 然 气 工 程 学 院在 读 硕 士 研 究 生 ， 究 方 向为 油 气 田开 发 。 北 石 研
・
５ ・ ９
冯祥 ， 刘慧 卿 ： 油油藏 热采 出砂模 型及 物性 参数动 态预 测研 究 稠 能 量平衡 方程 表示 单位 时间含砂 表征 单元体 积 内能 的改变量 等 于流体 相导热 和对 流热流 之和 。 （一 ｓｓ １ ｏ
值 方法 对 储层 参数 （ 如含 砂浓 度 、 Ｌ 孑 隙度 等 ） 行 了 进
动 态描述 和预 测 。
１ 稠 油 热 采 出砂 模 型 的 建 立 与化 简
１１ 稠油 热［ ， ３ Ｉ
— 一
～
Ｃ ］ ０ ） ＝
（） ２
稠 油 油 藏 热 采 出砂 模 型 主 要 包 括 岩层 骨 架 方
式 中 ：。 ｐ 为孔 隙 流 体 密 度 ，ｇ Ｃ为 剥 离 液 化 砂 浓 ｋ／ ； ｍ 度 ； 、孔 隙 流体流 速 ， ／。 勾 ｍ ｓ
收 稿 日期 ：０ ９ ｌ — ２ ２ ｏ 一 ２ ２ 基 金 项 目： 家科 技 重 大 专 项 （ ０ Ｚ ０ ０ ９ ０ ４ ０ ） 国 ２ ８ Ｘ ５ Ｏ — ０ — ５ ０
式 中 ： 为孔 隙 度 ； 为 砂 粒 密 度 ，ｇ ￡ 生产 时 Ｊ Ｄ ｋ／ ；为 ｍ
间 ，； Ｓｍ为骨架剥离砂量 ， 为岩石 固相速度 ，／。 ｍ； ｍｓ 液 相 的 相对 密 度 为 Ｐ （一 ） 液相 单 位 体 积 的 ．１ ｃ ， 质量 流 量为 Ｐ （一 ） 。则根 据质 量守 恒定 律得液 相 ． ｃ ， １
作 者 简 介 ： 祥 （９ ５ ）男 ， 冯 １ ８ 一 ， 中国 石 油 大 学 （ 京 ） 油 天 然 气 工 程 学 院在 读 硕 士 研 究 生 ， 究 方 向为 油 气 田开 发 。 北 石 研
・
５ ・ ９
冯祥 ， 刘慧 卿 ： 油油藏 热采 出砂模 型及 物性 参数动 态预 测研 究 稠 能 量平衡 方程 表示 单位 时间含砂 表征 单元体 积 内能 的改变量 等 于流体 相导热 和对 流热流 之和 。 （一 ｓｓ １ ｏ
探讨孤东油田稠油井出砂机理与防砂工艺
（ ５ ） 油水 井见 水后水后 ， 水溶 解
后形成 具有 一定强 度和 渗透 性的 人工井 壁 ， 防止油 层 出砂 。 （ ２ ） 水带 干灰 砂。 是 以水泥 为胶 结剂 ， 以石英 砂为 支撑剂 ， 按 比例在地 面 拌和均 匀 ， 用水 携至井 下 ， 挤 入套管 外 ， 堆积 于 出砂部 位 ， 凝 固后形 成具有一 定强度 和渗透性 的人工 井壁 ，
理论广 角
Ｃ ｈｉ ｎａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖｉ ｅ ｗ
■Ｉ
探 讨 孤 东 油 田稠 油 井 出 砂 机 理 与 防 砂 工 艺
纪树 军
（ 中石化胜利油由孤东采油厂作业一大队）
【 摘 要］ 孤东油 田是典型的疏松砂岩油藏 ， 油层埋藏浅， 压实程度差， 胶结疏松 ， 易出泥砂。 本文针对孤东油 田稠油油藏特点， 分析井下作业防砂技术工艺措 施， 合理控 制 稠油 油井 出砂 ， 降 低稠油 井 出砂 的危害 ， 增 强稠油 井注 汽采 油效 果和 生产 周期 。 ［ 关键 词］ 稠油 ； 防砂 ； 工 艺
化学 防砂 可用 于油井 的先 期防砂 ， 也可用 于后 期防 砂 ， 它 对地 层砂 物性 范
围范 围适 应大 ， 对 于深 层 比较合 适 ， 但它 在高温井 、 长 井段 、 老井防砂 ， 不如机 械 防砂效果 好 。 （ １ ） 水泥砂 浆人工井 壁 。 以水泥 为胶结剂 ， 以石 英砂为支 撑剂 ， 按 比 例混合均 匀 ， 拌 以适量 的水 ， 用油 携至井 下 ， 挤入套 管外 ， 堆积于 出砂部位 ， 凝固
孤 东油 田位于济 阳坳陷沽化 凹陷东北 部 ， 孤东构 造是—个 被断层复 杂化 了
后形成 具有 一定强 度和 渗透 性的 人工井 壁 ， 防止油 层 出砂 。 （ ２ ） 水带 干灰 砂。 是 以水泥 为胶 结剂 ， 以石英 砂为 支撑剂 ， 按 比例在地 面 拌和均 匀 ， 用水 携至井 下 ， 挤 入套管 外 ， 堆积 于 出砂部 位 ， 凝 固后形 成具有一 定强度 和渗透性 的人工 井壁 ，
理论广 角
Ｃ ｈｉ ｎａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖｉ ｅ ｗ
■Ｉ
探 讨 孤 东 油 田稠 油 井 出 砂 机 理 与 防 砂 工 艺
纪树 军
（ 中石化胜利油由孤东采油厂作业一大队）
【 摘 要］ 孤东油 田是典型的疏松砂岩油藏 ， 油层埋藏浅， 压实程度差， 胶结疏松 ， 易出泥砂。 本文针对孤东油 田稠油油藏特点， 分析井下作业防砂技术工艺措 施， 合理控 制 稠油 油井 出砂 ， 降 低稠油 井 出砂 的危害 ， 增 强稠油 井注 汽采 油效 果和 生产 周期 。 ［ 关键 词］ 稠油 ； 防砂 ； 工 艺
化学 防砂 可用 于油井 的先 期防砂 ， 也可用 于后 期防 砂 ， 它 对地 层砂 物性 范
围范 围适 应大 ， 对 于深 层 比较合 适 ， 但它 在高温井 、 长 井段 、 老井防砂 ， 不如机 械 防砂效果 好 。 （ １ ） 水泥砂 浆人工井 壁 。 以水泥 为胶结剂 ， 以石 英砂为支 撑剂 ， 按 比 例混合均 匀 ， 拌 以适量 的水 ， 用油 携至井 下 ， 挤入套 管外 ， 堆积于 出砂部位 ， 凝固
孤 东油 田位于济 阳坳陷沽化 凹陷东北 部 ， 孤东构 造是—个 被断层复 杂化 了
稠油油井出砂监测室内模拟研究
１ 引 言
随着 国 内海 洋 油 气 开发 的快 速 发展 ， 出砂 问题 日益 凸显 。大 量 出砂 或 连续 出砂 严重 时 ， 造成 油 会
泛 ， 目前 主要 应用 于气 井 出砂 和 稀油 出砂 的监 测 但
中。现有技术 中， 针对稠油出砂 的监测方法和设备
在 国 内外 还未 见报 道 。 本 文设 计 的 出砂 监 ￣［ ９系统 ， Ｊ １－ 自然科 学版 ）
摘
要 ：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，
产 并 气层砂埋 、 油管砂堵 、 地面管汇积砂的严重后果 ， 严 测 管 路 一 次 仪 表 接 受 砂 粒 冲 击 ， 生 高频 振 动 ， 由计算机信 重 影 响 油 井 正 常 生 产 。 为 了实 现 在 出 砂 的 同时 又 用高频压电加速度感受这种振动信号 ， 号采 集 系 统进 行 采集 ， 用动 态 信 号处 理 方法 获 得 采 能 保 持 油 井 生 产 ， 常 采 用适 度 出砂 开采 技 术 ， 通 以
和 Ｅ Ｅｅｔｃｌ ｅｉａｔ法【 ６， 测 法 是 通 过 监 Ｒ（ ｌ ｒ ａ Ｒ ｓ ｔ ） ４ ｊ声 ｃ ｉ ｓｎ － 测油 气 流 中的砂 粒 与管 壁碰撞 或 直接 对探 头 冲击 产 生 的声 信号 ， 经 信 号处 理后 得 到 出砂量 信 息 。Ｅ 并 Ｒ 法是 基 于砂粒 冲击侵 蚀 引起 的插 入管 道 中 的探头 阻 抗 的变化来 监 测 出砂状 况 。Ｅ Ｒ法 具有 测量 简单 、 适
稠油油井出砂实时监测关键技术研究
２ １ ５月 ００年 第２ ５卷第 ３期
西安石油大学学报 （ 自然科学版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｎＳ ｉ ｕＵ ｉｅ ｉ （ ａ ｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｏ ｈｙ ｎｖｒｔ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｄ ｉ Ｘ ａ ｏ ｓｙ ｕ ｅ ｔｎ
Ｍａ ０ ０ ｙ２ １
越 来越 多油 田的重视 ． 目前 ， 出砂 检测 方法 主要 包括
出砂信号检测传 感器原理
ＰＤ Ｖ Ｆ压 电 薄 膜 是 一 种 新 型 的压 电高 分 子 材
料， 密度低 ， 质量轻 ， 柔韧性好 ， 有着很宽 、 很高的频 响 （ ． ｚ ０ ＭＨ ） ０ １Ｈ ～１ ｚ 和较 低 的声 阻抗 ， 且还 有着 而
良好 的时 间和温 度稳定性 ， 以及独特 的压 电效应 ， 压 电常数 比压 电陶 瓷 （Ｚ ） Ｐ Ｔ 的高 １ ２ ０～ ０倍 Ｊ另外 ， ．
声 波法 … 、Ｒ（ ｌ ｔｃｌ ｅｉａｃ） Ｅ Ｅｅ ｒａ Ｒ ｓｔ ｅ 法 、 线法 ｃｉ ｓ ｎ 射
等． 其中，Ｒ法是基于插入管道 中的探头阻抗变化 Ｅ 检测出砂浓度的， 缺点是探头的使用寿命受到限制 ， 探头对流体流动具有 阻碍作用 ； 射线法虽然可方便 测量流体中的固体浓度 ， 但结构较复杂 ， 还可能对人
图 １ Ｐ Ｆ压 电 薄膜 的 受 力 和 极 化 方 向 ＶＤ
极化 方 向均在 Ｚ 向上 ＂ ， 图 １ 示． 方 ］如 所 在无 外 加 电
场 时 ，Ｖ Ｆ压 电薄膜 的压 电方 程可 简化 为 ＰＤ
Ｄ３＝ｄ３ ． ３ （） １
１储 油罐； － 螺 杆泵 ；－ 量 计量 泵； － 释剂 瓶； － 态混 和器 ； 一 ２单 ３微 ４稀 ５静 ６流量 计； － 力表 ； － 分 离器 ；－ 砂嘴 ；０传 感器 ； １管道 一 ７压 ８固液 ９喷 １． １．
西安石油大学学报 （ 自然科学版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｎＳ ｉ ｕＵ ｉｅ ｉ （ ａ ｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｏ ｈｙ ｎｖｒｔ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｄ ｉ Ｘ ａ ｏ ｓｙ ｕ ｅ ｔｎ
Ｍａ ０ ０ ｙ２ １
越 来越 多油 田的重视 ． 目前 ， 出砂 检测 方法 主要 包括
出砂信号检测传 感器原理
ＰＤ Ｖ Ｆ压 电 薄 膜 是 一 种 新 型 的压 电高 分 子 材
料， 密度低 ， 质量轻 ， 柔韧性好 ， 有着很宽 、 很高的频 响 （ ． ｚ ０ ＭＨ ） ０ １Ｈ ～１ ｚ 和较 低 的声 阻抗 ， 且还 有着 而
良好 的时 间和温 度稳定性 ， 以及独特 的压 电效应 ， 压 电常数 比压 电陶 瓷 （Ｚ ） Ｐ Ｔ 的高 １ ２ ０～ ０倍 Ｊ另外 ， ．
声 波法 … 、Ｒ（ ｌ ｔｃｌ ｅｉａｃ） Ｅ Ｅｅ ｒａ Ｒ ｓｔ ｅ 法 、 线法 ｃｉ ｓ ｎ 射
等． 其中，Ｒ法是基于插入管道 中的探头阻抗变化 Ｅ 检测出砂浓度的， 缺点是探头的使用寿命受到限制 ， 探头对流体流动具有 阻碍作用 ； 射线法虽然可方便 测量流体中的固体浓度 ， 但结构较复杂 ， 还可能对人
图 １ Ｐ Ｆ压 电 薄膜 的 受 力 和 极 化 方 向 ＶＤ
极化 方 向均在 Ｚ 向上 ＂ ， 图 １ 示． 方 ］如 所 在无 外 加 电
场 时 ，Ｖ Ｆ压 电薄膜 的压 电方 程可 简化 为 ＰＤ
Ｄ３＝ｄ３ ． ３ （） １
１储 油罐； － 螺 杆泵 ；－ 量 计量 泵； － 释剂 瓶； － 态混 和器 ； 一 ２单 ３微 ４稀 ５静 ６流量 计； － 力表 ； － 分 离器 ；－ 砂嘴 ；０传 感器 ； １管道 一 ７压 ８固液 ９喷 １． １．
王庄油田稠油热采井出砂因素及防砂适应性分析
【 关键词 】 稠油热采； 砂状 况； 因素； 出 出砂 防砂工艺
１王庄油 田稠油井出砂状况分析 ．
１１ ．王庄油 田稠油井 出砂具有普遍性 由于受地质 因素 、 开发 因素影 响 ， 王庄油 田稠油热采井 出砂具有 普遍性 ， 各个断块均有不同程度 的出砂 。 统计 １１井 口井看 ， ８ 防砂后在 历 次作业 过程中未有出砂记录的仅有 ３ ４井 ． １ ．％． 出砂井 主要 占 ８８ 未 是粘度低或油层厚度大生产效果好 的井 。出砂井有 １７口． ４ 占对 比井 数 的 ８ ． 绝 大部分井每次作业都有不同程度的出砂 而且有 ９ 口 １ ％． ２ ３ 井是 在防砂后 的第一周期就发现 出砂 。 王庄油 田稠油热采井出砂 现象 普遍 。 １ 各断块稠油井出砂程度差异大 ． ２ 总体看王庄油 田各个 断块依构造位置从西 向东 、 从北 向南 出砂逐 渐严重 ， 西部的郑 ３ ５ 和郑 ３ ４块出砂程度相对较轻 出砂严重井 ６块 ６ 主要集 中于东部边部的郑 ３ ６ 和南部郑 ４ 块 的边 部井 区 ． ４ 块 ６扩 １ 郑 １ 出砂井最多 ． 占断块 总井数 的 ９ ．％． 出砂 高度和平均单 井出砂 高 ０３ 总 度分别为 ２ ４ ．ｍ和 ９ ．ｍ ７ ９２ ８２ 郑 ３ ６扩断块周期平均砂高为 ４ ．ｍ． ６ ３４ 是 各块 中最高 的， 而其平均单井砂高为 ７ －米 ， ３８ 仅次于郑 ４ 块 。 １ １３ －砂有效期逐周缩短 统计重 防砂井共有 １８口． ３ 防砂轮次最多 的井处 于第 ５周期 结 束 １ 防砂 的井平均防砂 周期天数 为 １ ８ 天 ． 二周 为 ８ ４ ． 三 周 ０２ 第 ７天 第 周 为 ７ ６ ， 四周为 ４ ７天 ． ２天 第 ５ 防砂有效期逐周缩短 王庄油田重 防砂 井呈 逐年增多趋势 。０ ７ ２ １ 年重 防砂井次分别为 ２ 、５ ２ 、 ２４ ２０ ～ ０ １ １２ 、 １ ３ 、３ 井 次。 尤其是 ２ １ 年 以后 由于防砂工具损坏和套管损坏井骤然增 多 ． ００ 重防砂井 次也急剧增加
渤海稠油油藏出砂冷采工作制度优化模拟实验研究
渤海稠 油油藏 出砂冷采工作制度
优化模拟实验研究 术
ｌ 赵少伟 ， 杨 进 ： 范 白涛ｓ 杨 浩
Ｉ． 中海油能源 １ 发展监督监理技术公司； ． ２中国石油大学 （ 北京） 石油工程教育部重点实 验室；
－３ 中海石 油 （ ． 中国 ）有限公 司天津分公 司 ；４ 中国地质 大学 ．
从图 ２ 、图 ３ 可见 ，开始完全产油 阶段 ，由于岩 心 中 自由砂 被稠油携 带流 出 ，渗透率增 加 ，同时 由于 骨 架结构没 有遭到破 坏 ，第 一次带 出 自由砂后 ，后面 出 砂量迅速 下降 。油 水 同时 注入时 ，中间容器 中的油水 同时驱替 岩心 中的油 ，由于稠油存在 启动压 力 ，在 比 较低 的压 力下 ，油 流动速度 慢 ，而水 还没有 突破 ，流 速为 ０ ；随着注 入压力 的增加 ，油 流 出后 水开 始 占据 岩心 中流 动通道 ，突破后 流量迅速增 加 ，带 出的砂量 增 加 ；由于进入 的水 与岩心 中的黏土 、膨润土等反应 ， 岩心结构破 坏 ；同时 ，因回压 的压实作 用 ，岩心骨架
东营组地层温度为 ７ ％ ，原油黏度为 ５ｍ ａ・。岩心砂 ５ ７Ｐ ｓ
坍塌 ，油水 出流速度迅速下降 ，渗透率也迅速 降低 ，甚 至 完全堵死 岩心 ，因此要 防止水侵 。 出砂 主要 发生在
开 始产油 和水开始 突破时 ，其他 时间 出砂量 小 。对该
的气测渗透率在 ２３ ～ ． ． ４１ ２ Ｄ范围内。
整个实验在恒 温箱 中进 行 ，可 以根据现 场地层温
恒 压 阀
图 １ 出砂 冷采实验示意 图
过 程 中实 时调整 ，使岩心一 直保持地 层压力 ，模 拟实
际地层压力 变化情 况 。驱替 液体采用 油 田取 回的油水 样 ，在室 内进 行油水 分离后 ，分别装入 中间容器 。利 用量筒 测量液体 产量 ，在室 内进行 油砂分 离后 ，利 用 高精 度天 平测 量 出砂 量 。
优化模拟实验研究 术
ｌ 赵少伟 ， 杨 进 ： 范 白涛ｓ 杨 浩
Ｉ． 中海油能源 １ 发展监督监理技术公司； ． ２中国石油大学 （ 北京） 石油工程教育部重点实 验室；
－３ 中海石 油 （ ． 中国 ）有限公 司天津分公 司 ；４ 中国地质 大学 ．
从图 ２ 、图 ３ 可见 ，开始完全产油 阶段 ，由于岩 心 中 自由砂 被稠油携 带流 出 ，渗透率增 加 ，同时 由于 骨 架结构没 有遭到破 坏 ，第 一次带 出 自由砂后 ，后面 出 砂量迅速 下降 。油 水 同时 注入时 ，中间容器 中的油水 同时驱替 岩心 中的油 ，由于稠油存在 启动压 力 ，在 比 较低 的压 力下 ，油 流动速度 慢 ，而水 还没有 突破 ，流 速为 ０ ；随着注 入压力 的增加 ，油 流 出后 水开 始 占据 岩心 中流 动通道 ，突破后 流量迅速增 加 ，带 出的砂量 增 加 ；由于进入 的水 与岩心 中的黏土 、膨润土等反应 ， 岩心结构破 坏 ；同时 ，因回压 的压实作 用 ，岩心骨架
东营组地层温度为 ７ ％ ，原油黏度为 ５ｍ ａ・。岩心砂 ５ ７Ｐ ｓ
坍塌 ，油水 出流速度迅速下降 ，渗透率也迅速 降低 ，甚 至 完全堵死 岩心 ，因此要 防止水侵 。 出砂 主要 发生在
开 始产油 和水开始 突破时 ，其他 时间 出砂量 小 。对该
的气测渗透率在 ２３ ～ ． ． ４１ ２ Ｄ范围内。
整个实验在恒 温箱 中进 行 ，可 以根据现 场地层温
恒 压 阀
图 １ 出砂 冷采实验示意 图
过 程 中实 时调整 ，使岩心一 直保持地 层压力 ，模 拟实
际地层压力 变化情 况 。驱替 液体采用 油 田取 回的油水 样 ，在室 内进 行油水 分离后 ，分别装入 中间容器 。利 用量筒 测量液体 产量 ，在室 内进行 油砂分 离后 ，利 用 高精 度天 平测 量 出砂 量 。
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（． １ 中海 油 研 究 总 院 ， 京 东 城 １０ ２ ； ． 北 ０ ０ ７ ２ 海洋 石 油 高效 开 发 国 家 重 点 实验 室 ・中海 油研 究 总 院 ， 京 东 城 １０ ２ ） 北 ００ ７
摘
要 ： 出依据径 向流动进行 室 内大型 出砂评价的 思路 ， 制 了油 井 出砂的模拟 实验装 置。针 对渤 海 区域 常用的 提 研
为 了认 识 稠 油 的 出 砂 规 律 及 出砂 对 产 能 的 影
¨
响， 更好 地指 导 油 田现 场 的系 统设 计 ， 据 径 向流 动 依 的实 际情况 ， 制 大 型 的 全 尺 寸 出砂 模 拟 实 验 装 置 研 进 行接 近地 层情 况下 的 出砂规 律模 拟实 验 是 十分 必
近年 来 ， 随着 勘探 难度 越来 越 大 ， 优质 储 量越 来 越少 ， 同时受 高油 价 的支撑 ， 国渤 海 海域 发 现 的 大 我 量稠 油油 藏陆 续投 入开 发 ， 这部 分 油藏 原 油 黏度 高 、
胶结 疏松 ， 井产 能低 、 油 地层 微粒 运 移 和地 层 出砂 是 此类 油 田开采 过程 中 的主要 矛盾 。 目前渤 海 海域 稠
Ｖｏ ． ＮＯ． １ ３２ ６
ｌ 月 ２
Ｄｅ ． ｅ
２０１ ０
文 章 编 号 ：１７ ５ ８ （ ００ ０ ０ ３ ０ ６ ４— ０６ ２ １ ）６— １５— ４
稠 油 出砂 规 律 及 出 砂模 拟 实验 研 究
房 茂 军 曾祥 林 ， 丹 ， 福 街 一， 梁 ２孙 ２
要的。
１ 容 器 罐 ； 一 高 压 泵 ； ，一 压 力 传 感 器 ； 一 ２ ３８
４ 一流量计 ； 一 安全阀 ； 一高压釜体 ； 一减速 阀； ５ ６ ７
９ 油 砂 分 离 筛 ； Ｏ 油 砂 清 洗 仪 ；１一 数 据 采 集 卡 。 一 ｌ一 １
图 １ 出砂 模 拟 实 验 装 如 图 １所 示 ， 实验 装 置 有
（ ）出砂量 随 时 间的变化 ； ２
收 稿 日期 ： ０ ０— ４—０ ２１ ０ ６
基 金项 目 ： 十 一 五 ” 家重 大 专项 课 题 “ 枝 导 流 适 度 出砂 技 术 ” ２ ０ Ｚ ０ ０ ４～０ ３ 。 “ 国 多 （０８Ｘ ５２ ０ ） 作者 简 介 ：房 茂 军 （９ ０一） 男 （ 族 ） 山 东 郓城 人 ， 士 ， 要从 事 提 高采 收率 研究 工 作 。 １８ ， 汉 ， 硕 主
金 属 纤 维 防砂 管 、 属 网 防砂 管 和 割 缝 管 ， 行 了围 岩 应 力 作 用 下的 出砂 流 动 实验 ， 地 层 在 围岩 应 力 状 态 下 出砂 和 金 进 对
流量之 间的变化规律进行 了分析 ， 测定 了流 出砂 的粒径 变化 情况 ， 观察 和模 拟 了环境控 制条件 下 的 出砂 行 为。研 究
Ｆｉ ． Ｓ ｎ ｎ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｉ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｇ １ ａ ｄｉ ｇ ｅ ｐ ｒｍ ｎ ｎ ｔ ｕ ｎ
１ 出砂 模 拟 实验 装 置 研 制
１ １ 装 置 介 绍 ．
１２ 装置 功能 ．
在 给定 压差 及完 井 防砂方 式 下 ， 以得 到 ： 可
（ ）产 量 随时 间 的变化 ； １
的 可超过 防砂精度 的 ２～３倍 ， 后迅速 降低 ， 明在 防砂 管周 围有砂桥 形成 。环 空周 围堆 满砂后 ， 说 产量迅速 下降 ， 随着
微 小砂 粒 的 流 出 ， 渗 结 构 得 到 改善 。金 属 纤 维 防砂 管 产 量 低 ， 量 稳 定 ， 缝 管 和 金 属 网 防 砂 管 产 量 高 ， 缝 管 产 孔 产 割 割 量 有 略 微 下 降趋 势 ， 属 网 防砂 管 产 量 有 波 动 。 金
结 果表 明 ： 属 网布 筛 管 对 泥质 的 防 堵 塞 效 果 最 好 ， 缝 管 次 之 ， 属 纤 维 防砂 管 对 泥 质 较 敏 感 ， 质 含 量 高 的 情 况 金 割 金 泥
下 不 宜使 用金 属 棉 防砂 管 ； 不 同 防砂 管 产 出砂 进 行 粒 度 分 析 ， 出砂 粒 径 开 始 时 较 大 ， 对 产 可远 远 超 过 防 砂 精 度 ， 大 最
第３ ２卷 第 ６期
２ ０正 ０１
西 南石 油大 学学 报（自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ｕ ｈ ｓ ｅ ｒ ｌｕ Ｕｎｖ ｒ ｉ （ ｃ ｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｏ ｏ ｔ ｗｅ ｔＰ ｔｏｅ ｍ ｉ ｅ ｓ ｙ Ｓ ｉ ｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｉ ｏ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｅｄｔ ｎ） ｉ
关 键 词 ：稠 油 ； 出砂 规 律 ； 出砂 装 置 ； 砂 管 ； 验研 究 防 实 中 图分 类 号 ： Ｅ ４ Ｔ ３５ 文献标识码 ： Ａ Ｄ Ｉ １ ．８ ３ ｊｉ ｎ １７ ５ ８ ．０ ０ ０ ．２ Ｏ ： ０ ３ ６／．ｓ ．６ ４— ０ ６ ２ １ ．６ ０ ７ ｓ
ｇ 言 ｌ
ｌ６ ３
西 南 石油 大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
（ ）产 出砂的粒径 分布 ； ３ （ ）防砂 管堵塞 情况 （ ４ 测量 防砂管两 端 的压 差 ） 随时间 的变化 。
（ ）实验过 程 中割缝管 出现 了两 次压 降为 ０的 ２ 情况 ， 割缝 管流 量也 出现 了波 动现 象 ， 现 了割缝 管 体
循环系统、 模拟系统和测量系统。
油油 藏完 井 中大 量 使 用 防 砂 管 进行 防砂 ， 类 防砂 各 管对产 能 的影 响规 律及 油藏适 应 性 评 价是 现 场急 需 解 决 的 问题 ｌ Ｊ ｌ 。有学 者对 稠 油油 藏 的出 砂规 律 进 行 了一系 列 的实验 研 究 ， 主要 集 中在 一 维 填 但 砂 管 实验 ， 以模拟 地层 的实 际情 况 。 难
摘
要 ： 出依据径 向流动进行 室 内大型 出砂评价的 思路 ， 制 了油 井 出砂的模拟 实验装 置。针 对渤 海 区域 常用的 提 研
为 了认 识 稠 油 的 出 砂 规 律 及 出砂 对 产 能 的 影
¨
响， 更好 地指 导 油 田现 场 的系 统设 计 ， 据 径 向流 动 依 的实 际情况 ， 制 大 型 的 全 尺 寸 出砂 模 拟 实 验 装 置 研 进 行接 近地 层情 况下 的 出砂规 律模 拟实 验 是 十分 必
近年 来 ， 随着 勘探 难度 越来 越 大 ， 优质 储 量越 来 越少 ， 同时受 高油 价 的支撑 ， 国渤 海 海域 发 现 的 大 我 量稠 油油 藏陆 续投 入开 发 ， 这部 分 油藏 原 油 黏度 高 、
胶结 疏松 ， 井产 能低 、 油 地层 微粒 运 移 和地 层 出砂 是 此类 油 田开采 过程 中 的主要 矛盾 。 目前渤 海 海域 稠
Ｖｏ ． ＮＯ． １ ３２ ６
ｌ 月 ２
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文 章 编 号 ：１７ ５ ８ （ ００ ０ ０ ３ ０ ６ ４— ０６ ２ １ ）６— １５— ４
稠 油 出砂 规 律 及 出 砂模 拟 实验 研 究
房 茂 军 曾祥 林 ， 丹 ， 福 街 一， 梁 ２孙 ２
要的。
１ 容 器 罐 ； 一 高 压 泵 ； ，一 压 力 传 感 器 ； 一 ２ ３８
４ 一流量计 ； 一 安全阀 ； 一高压釜体 ； 一减速 阀； ５ ６ ７
９ 油 砂 分 离 筛 ； Ｏ 油 砂 清 洗 仪 ；１一 数 据 采 集 卡 。 一 ｌ一 １
图 １ 出砂 模 拟 实 验 装 如 图 １所 示 ， 实验 装 置 有
（ ）出砂量 随 时 间的变化 ； ２
收 稿 日期 ： ０ ０— ４—０ ２１ ０ ６
基 金项 目 ： 十 一 五 ” 家重 大 专项 课 题 “ 枝 导 流 适 度 出砂 技 术 ” ２ ０ Ｚ ０ ０ ４～０ ３ 。 “ 国 多 （０８Ｘ ５２ ０ ） 作者 简 介 ：房 茂 军 （９ ０一） 男 （ 族 ） 山 东 郓城 人 ， 士 ， 要从 事 提 高采 收率 研究 工 作 。 １８ ， 汉 ， 硕 主
金 属 纤 维 防砂 管 、 属 网 防砂 管 和 割 缝 管 ， 行 了围 岩 应 力 作 用 下的 出砂 流 动 实验 ， 地 层 在 围岩 应 力 状 态 下 出砂 和 金 进 对
流量之 间的变化规律进行 了分析 ， 测定 了流 出砂 的粒径 变化 情况 ， 观察 和模 拟 了环境控 制条件 下 的 出砂 行 为。研 究
Ｆｉ ． Ｓ ｎ ｎ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｉ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｇ １ ａ ｄｉ ｇ ｅ ｐ ｒｍ ｎ ｎ ｔ ｕ ｎ
１ 出砂 模 拟 实验 装 置 研 制
１ １ 装 置 介 绍 ．
１２ 装置 功能 ．
在 给定 压差 及完 井 防砂方 式 下 ， 以得 到 ： 可
（ ）产 量 随时 间 的变化 ； １
的 可超过 防砂精度 的 ２～３倍 ， 后迅速 降低 ， 明在 防砂 管周 围有砂桥 形成 。环 空周 围堆 满砂后 ， 说 产量迅速 下降 ， 随着
微 小砂 粒 的 流 出 ， 渗 结 构 得 到 改善 。金 属 纤 维 防砂 管 产 量 低 ， 量 稳 定 ， 缝 管 和 金 属 网 防 砂 管 产 量 高 ， 缝 管 产 孔 产 割 割 量 有 略 微 下 降趋 势 ， 属 网 防砂 管 产 量 有 波 动 。 金
结 果表 明 ： 属 网布 筛 管 对 泥质 的 防 堵 塞 效 果 最 好 ， 缝 管 次 之 ， 属 纤 维 防砂 管 对 泥 质 较 敏 感 ， 质 含 量 高 的 情 况 金 割 金 泥
下 不 宜使 用金 属 棉 防砂 管 ； 不 同 防砂 管 产 出砂 进 行 粒 度 分 析 ， 出砂 粒 径 开 始 时 较 大 ， 对 产 可远 远 超 过 防 砂 精 度 ， 大 最
第３ ２卷 第 ６期
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西 南石 油大 学学 报（自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ｕ ｈ ｓ ｅ ｒ ｌｕ Ｕｎｖ ｒ ｉ （ ｃ ｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｏ ｏ ｔ ｗｅ ｔＰ ｔｏｅ ｍ ｉ ｅ ｓ ｙ Ｓ ｉ ｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｉ ｏ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｅｄｔ ｎ） ｉ
关 键 词 ：稠 油 ； 出砂 规 律 ； 出砂 装 置 ； 砂 管 ； 验研 究 防 实 中 图分 类 号 ： Ｅ ４ Ｔ ３５ 文献标识码 ： Ａ Ｄ Ｉ １ ．８ ３ ｊｉ ｎ １７ ５ ８ ．０ ０ ０ ．２ Ｏ ： ０ ３ ６／．ｓ ．６ ４— ０ ６ ２ １ ．６ ０ ７ ｓ
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西 南 石油 大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
（ ）产 出砂的粒径 分布 ； ３ （ ）防砂 管堵塞 情况 （ ４ 测量 防砂管两 端 的压 差 ） 随时间 的变化 。
（ ）实验过 程 中割缝管 出现 了两 次压 降为 ０的 ２ 情况 ， 割缝 管流 量也 出现 了波 动现 象 ， 现 了割缝 管 体
循环系统、 模拟系统和测量系统。
油油 藏完 井 中大 量 使 用 防 砂 管 进行 防砂 ， 类 防砂 各 管对产 能 的影 响规 律及 油藏适 应 性 评 价是 现 场急 需 解 决 的 问题 ｌ Ｊ ｌ 。有学 者对 稠 油油 藏 的出 砂规 律 进 行 了一系 列 的实验 研 究 ， 主要 集 中在 一 维 填 但 砂 管 实验 ， 以模拟 地层 的实 际情 况 。 难