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本文针对我国海上疏松砂岩油藏开采过程中出砂可能性高、防砂难度大与防砂后产能低这一矛盾,提出了“优选防砂方式、优化挡砂精度”的研究思路,根据这一思路,研制了一套大型出砂物理模拟实验装置,并利用该装置,进行了不同储层特性、防砂方式、挡砂精度等条件下的出砂模拟实验,建立了适合我国海上油田的防砂方式优化图版。并将防砂对产能影响的诸多因素引入产能评价模型,建立了“防大放小,精确防砂、产能最大化”的防砂理念。主要内容包括:
1.分析了目前常用防砂方式的特点及其选择方法,利用统计方法分析了国内众多油田的储层粒度特征值、非均质性、微颗粒含量、泥质含量、粘土矿物组份等因素对防砂方式选取的影响权重。
2.自行研制了全尺寸大型防砂物理模拟实验装置,制定了一套完善的实验操作规范及评价标准。该装置克服了以往设备实验进程慢,无法模拟现场长时间出砂过程的缺点,以高浓度油砂混合液模拟携砂流体,加快了防砂管或者砾石层的堵塞过程,缩短实验周期,可更好的通过大量重复性实验来研究防砂管堵塞过程及砂粒的运移规律。通过“裸眼+防砂管”、“裸眼+防砂管+砾石充填”模拟实验,研究了不同储层特性及流体特性下防砂管的堵塞机理,揭示了粘土矿物中蒙脱石的吸水膨胀性在防砂管堵塞与环空堆积砂渗透率的变化中所起的作用,建立了产能随挡砂精度、出砂量、出砂粒径的变化图版,为防砂方式优化及挡砂精度的选取提供了理论与实验依据。
3.分析了不同储层粒度分布特征下产出砂在环空的堆积状态及渗透率的变化,引入了“当量产能比”的概念,将防砂方式、挡砂精度等因素引入产能评价模型,结合地质油藏特点,实现了不同条件下防砂前后产能变化规律的定量预测。
4.以室内出砂物理模拟实验与理论计算为基础,结合测井、录井及试井资料,形成了一套适合国内海上油田的防砂优化设计体系。该体系包括储层精确出砂预测技术、储层粒度测试方法及纵横向分布规律预测技术、粘土矿物组份测井预测技术、防砂方式优选及防砂参数优化设计技术、防砂井产能评价技术、防砂方案后续效果评价方法等部分,加快了国内海上油田防砂设计标准化的进程。