国内外防砂试验研究现状及其发展方向

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1、国内外防砂试验研究现状及其发展方向摘要：本文通过对国内外防砂试验研究现状的广泛调研，提出了防砂试验研究未来的发展方向，确定了未来的防砂试验室应具备的功能，阐述了达到这些功能实现的方法和试验系统应具有的特点，以便有效地指导油田防砂设计、施工和油井生产。主题词：防砂试验室机械化学模拟装置试验系统防砂模型1国内外防砂试验研究现状油井防砂是制约油井生产的一项关键因素。为了较好地开展油井防砂工作，国内外许多单位和研究机构纷纷进行了油井防砂室内试验研究工作，为现场的防砂设计和施工提供了有力的保障。1.1国内防砂试验研究现状国内在室内防砂试验研究方面，主要有北京石油勘探开发科学

2、研究院、北京石油勘探开发科学研究院廊坊分院、中国石油大学（华东）、胜利油田采油院、胜利油田地质科学院等单位进行了相关的工作。但研究内容、研究方向差异较大。1.1.1北京石油勘探开发科学研究院该院为了研究和分析冷采过程及其机理，自行研制设计了一套稠油出砂冷采物模装置。其直径为102mm，装填岩心长度为600mm。前端有一活塞，模型中间填充饱和油。通过向活塞施加压力来驱替饱和油沿管柱向前移动。该装置可以监测入口压力、中间压力和出口压力，以便确定冷采时蚯蚓洞的形成过程，油井生产时的产量等参数。模型具体的研究方向为蚯蚓洞在油藏中的形成条件，油气水和砂从油层向蚯蚓洞和从蚯蚓

3、洞向井筒的流动过程的模拟以及泡沫油在蚯蚓洞中形成的条件和流动机理研究。通过这些研究可以提高对稠油出砂冷采的认识，并为现场冷采作业提供一些主要参数依据。该套模型还可以针对其它提高采收率的冷采方法进行模拟研究，包括稠油水平井冷采实验研究，以超临界流体萃取实验研究等。1.1.2北京石油勘探开发研究院廊坊分院该院1992年12月引进了一套由美国TerraTek公司制造、时价为60万美元的岩石力学试验装置。该装置由岩石力学三轴试验系统、围压系统、孔隙压力系统、控制系统和数据采集系统等四部分组成。实验时，将地层岩心样品分别在不同应力条件下进行三轴试验，根据不同实验条件下的破坏

4、强度做Mohr-Coulomb破坏包络线。从而可以求得地层的粘聚力、内摩擦角，确定地层首先破坏导致出砂的方式，还可以根据分析确定不至于产生地层出砂的最大生产压差。此外，利用该试验系统可以进行：①岩石渗透率和岩心变化的测定；②模拟采油过程；③进行物性变化、孔隙度变化、井筒附近的应力场分析；④进行地应力方向、最大最小主应力方向的判定；⑤加速波和剪切波速度的测定等。1.1.3中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）油气田开发工程研究所曾做过防砂机理实验。其实验过程是将0.5m长的岩心筒，装入岩心夹持器中，通过一端施加一定的压力，测量岩石的挡砂粒径。1.1.4胜利油田采油

5、院该院分别建立了一套机械和化学防砂试验室。其机械防砂试验室包括“八五”期间所建立的适宜于水平井砾石充填的物理模拟试验装置和小型模拟出砂试验装置。适宜于水平井砾石充填的物理模拟试验装置，属于大型实际尺寸防砂模拟实验装置。由透明模拟井筒、井筒升降系统、机泵组、数据采集系统、监测系统和数据图象处理系统六大部分组成。模拟井筒具有良好的透明度，井筒外径200mm，内径160mm，全长30m。井筒内配装87mm的绕丝筛管、冲管和砾石充填工具组合管柱，井筒外部装有数只压力传感器，井筒一侧配装射像监测装置，井筒的斜度可根据试验需要由升降系统在0°～90°范围内任意调整。机泵组主要

6、包括供水离心泵、砂浆搅拌罐和混砂泵，充填流程上安装有超声波流量计和γ密度计。小型模拟出砂试验装置是在模拟井下温度、压力、产液量、生产压差下，用小岩心进行模拟出砂试验。该方法未考虑射孔的影响，预测结果不够准确。胜利油田防砂中心为塔北某油田编制完井工程方案用此方法做过试验。其化学防砂试验室，主要进行一些化学防砂试验。主要实验内容包括：（1）利用岩心高渗透率测定仪进行岩心渗透率的测定；（2）利用JHST渗透率梯度仪进行岩心渗透率梯度的测定；（3）利用氦孔隙度自动测定仪进行氦孔隙度的自动测定；（4）进行岩心胶结实验；（5）在高温高压状态下，利用岩心流动实验仪进行岩心渗透率

7、的测定，所用材质为不锈钢材料；（6）利用振筛机进行地层砂的筛选分析；（7）利用岩心驱替实验装置（SC—J型驱替装置）进行岩心驱替实验；（8）利用Y—I型稳砂固砂试验装置进行化学的岩心稳砂固砂实验。1.1.5胜利油田地质科学院胜利油田地质科学院建立了一套预测油层出砂的室内模拟试验装置。该装置可以模拟油井含水、生产压差、地质压降及生产历史等因素对油井出砂的影响，并已在胜利油区埕岛油田馆上段油层取得了良好的应用效果。a.实验模型室内出砂模拟实验的模拟对象是采油井井壁炮眼处的地层小单元。试验样品用制作成型的圆柱型油层实际小样，直径为2.5cm，长度为5～8cm左右。设计了

8、Ⅰ、Ⅱ两种