解析國內外防砂試驗研究現狀及其發展方向

嚴蕾

摘 要：本文結合作者工作實踐，并且通過相關性的數據分析，主要對國內外防砂試驗的研究情況進行探究，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展趨向，闡明了實現這些功能的方法和該系統所具備的特點，以達到指導油田的防砂設計、施工以及原油生產的目的。

關鍵詞：防砂試驗；研究院；冷采設計；防砂模擬；現狀分析

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

1 國內以及國外防砂試驗研究領域的現狀分析

1.1 防砂試驗在國內的現狀概述和初步研究

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

1.1.1 北京石油勘探開發科學研究院的研究特色

為了研究和系統分析冷采過程中的特點以及運行的機理，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，檢測在生產過程中的各種參數。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，有助于現實作業中的順利進行。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的實驗進行研究，保證系統的作業有效地進行。

1.1.2 北京石油勘探開發研究院廊坊分院的研究途徑

為了讓實驗有效地進行，該院校引進了一套由美國專業化程度較高的公司設計的實驗裝置——巖石力學實驗裝置。雖然價格昂貴，但是對實驗進行的影響頗大。該裝置一共有四部分組成：數據采集系統、壓系統、控制系統以及孔隙壓力系統。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行三軸試驗。從不同的實驗條件下，看其破壞強度來做相關的包絡線。這樣有利于通過獲取底層的粘聚力和內摩擦角等相關信息，從而有利于確定首先破壞導致的出砂方式。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狀概況

從上世紀九十年代起，國外就開始在油氣水井出砂預測的方面開始進行系統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，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到相關的要求，出砂率就會大大提高。關于流動，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注的。出于以上情況，該公司認為使用大孔徑、高孔密射孔可以提高不出砂的臨界壓力差。

2 防砂試驗發展前景研究

通過國內外的防砂試驗研究的比較和分析，出砂預設裝置比防砂裝置有更多的存在。即便是防砂模擬試驗裝置，研究的領域非常狹窄，只限于水平領域；至于國內，相關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行的實驗。以上兩者都無法實現高溫高壓之下的油井機械防和化學模擬實驗，現場指導性不是很強，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、財物的浪費，提高科研的效率，為未來的防砂工作提供有力的技術支持。作為多功能防砂試驗室的關鍵一步，防砂試驗系統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，還能夠檢測機械和化學的防砂的質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的設計更加科學，施工過程更加順利。為了滿足各種需求，在設計層面和應用層面有所建樹，確保防砂措施的有效性，所建立起的系統應該具有以下四項功能：（1）出砂預測裝置；（2）防砂模擬；（3）防砂預測；（4）防砂效果評價。

3 防砂模擬系統功能以及效果在試驗中的最終實現

防砂模擬試驗系統通過模擬防砂的工藝，因此能夠在實際運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過程中的防砂過程，在化學和機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來達到模擬的效果的。地層砂石根據當地的地質條件，借助調制人員的調試，使流體通過滲流筒流向更深更遠的地層。產出的過程只能模擬油層產出液借助滲流筒流向近井層的過程。至于機械的防砂測試工具，只要通過樣件的放入，就可以順利地進行各種試驗，以達到需要的效果。但是化學防砂的實驗，尤其是填充的效果和質量的實驗要注意，一定要在單獨的試驗井筒中進行才有效。在外界的壓力的作用下，向井筒中注入化學防砂液體，然后使之固化，從而在固化之后能夠實現科學的檢測。最好的試驗方式是將化學防固層放入模擬井筒中進行試驗，這樣能夠使試驗的效果呈現出更加科學合理的一面。

4 結語

總而言之，本文對國內外防砂試驗的研究情況進行比較研究，確定了其應該具備的功能，指出了系列防砂試驗未來的發展趨向，闡明了實現這些功能的方法和該系統所具備的特點，以達到指導油田的防砂設計、施工以及原油生產的目的。

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