董長(zhǎng)銀，賈碧霞，劉春苗，吳建平，王登慶，孫德旭，韓曉龍

(1.中國(guó)石油大學(xué)石油工程學(xué)院，山東青島 266555;2.青海油田 鉆采工藝研究院，甘肅敦煌 736200;3.勝利油田采油工藝研究院，山東東營(yíng) 257003;4.青海油田天然氣開發(fā)公司，青海 格爾木 816000)

機(jī)械防砂篩管擋砂介質(zhì)堵塞機(jī)制及堵塞規(guī)律試驗(yàn)

董長(zhǎng)銀1，賈碧霞2，劉春苗1，吳建平3，王登慶3，孫德旭3，韓曉龍4

(1.中國(guó)石油大學(xué)石油工程學(xué)院，山東青島 266555;2.青海油田 鉆采工藝研究院，甘肅敦煌 736200;3.勝利油田采油工藝研究院，山東東營(yíng) 257003;4.青海油田天然氣開發(fā)公司，青海 格爾木 816000)

針對(duì)防砂井由于機(jī)械篩管及礫石層等擋砂介質(zhì)被堵塞而造成低產(chǎn)或停產(chǎn)的情況，開展防砂井擋砂介質(zhì)堵塞機(jī)制研究，提出非充填帶的橋架充填堵塞機(jī)制和擋砂介質(zhì)內(nèi)部橋架堵塞機(jī)制。利用機(jī)械篩管微觀驅(qū)替堵塞模擬試驗(yàn)裝置對(duì)機(jī)械篩管多層濾網(wǎng)擋砂層的堵塞過程、堵塞機(jī)制及影響規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)?zāi)M，研究影響擋砂篩網(wǎng)堵塞程度的主要因素及其影響規(guī)律。結(jié)果表明:生產(chǎn)時(shí)間、出砂速度、粉細(xì)砂含量、泥質(zhì)含量、原油黏度等是影響擋砂介質(zhì)堵塞過程及堵塞程度的主要因素;試驗(yàn)結(jié)果揭示了擋砂介質(zhì)堵塞程度與影響因素之間的定性和定量規(guī)律;試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以通過擬合用于建立擋砂介質(zhì)堵塞滲透率比與上述參數(shù)之間的定量經(jīng)驗(yàn)關(guān)系模型，進(jìn)一步預(yù)測(cè)特定地質(zhì)與生產(chǎn)條件下防砂井擋砂介質(zhì)堵塞程度隨生產(chǎn)時(shí)間的變化規(guī)律。

防砂;機(jī)械篩管;擋砂介質(zhì);堵塞機(jī)制;堵塞規(guī)律;試驗(yàn)研究

疏松砂巖油藏防砂井的生產(chǎn)實(shí)踐表明，擋砂介質(zhì)(機(jī)械篩管的擋砂層和礫石層)的堵塞已經(jīng)逐步成為困擾防砂井正常生產(chǎn)的主要問題之一［1］。防砂井生產(chǎn)過程中，地層流體攜帶地層細(xì)砂、機(jī)械雜質(zhì)、黏土泥質(zhì)等固相堵塞物沖擊擋砂介質(zhì)，如果固相介質(zhì)不能順利通過擋砂層，則會(huì)附著或侵入擋砂層內(nèi)部;如無法排出則會(huì)造成擋砂層滲透率降低，形成堵塞，進(jìn)而嚴(yán)重影響油井產(chǎn)量。關(guān)于防砂井堵塞機(jī)制的研究目前主要集中在較厚的擋砂礫石層的堵塞機(jī)制方面［2-5］，主要通過試驗(yàn)手段研究地層細(xì)砂在礫石層多孔介質(zhì)中的侵入和運(yùn)移機(jī)制，單純分析地層砂粒徑、侵入量及侵入厚度對(duì)礫石層滲透率的影響規(guī)律。文獻(xiàn)［6］～［10］中對(duì)注聚合物防砂井的堵塞物成分進(jìn)行了化驗(yàn)分析，并提出了相應(yīng)的化學(xué)解堵方法。上述關(guān)于防砂井堵塞機(jī)制的研究沒有涉及大量應(yīng)用的機(jī)械防砂篩管較薄的擋砂濾網(wǎng)介質(zhì)的堵塞機(jī)制與規(guī)律，并且關(guān)于粉細(xì)砂、泥質(zhì)含量、產(chǎn)量、出砂速度、流體黏度對(duì)堵塞過程及堵塞程度的影響機(jī)制及規(guī)律的研究較欠缺。針對(duì)上述問題，筆者開展機(jī)械防砂篩管擋砂介質(zhì)堵塞機(jī)制及堵塞規(guī)律的試驗(yàn)研究，分析影響堵塞過程的主要因素及其影響規(guī)律，為堵塞防砂井的解堵施工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及解堵效果預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。

1 機(jī)械篩管擋砂介質(zhì)的堵塞機(jī)制

1.1 擋砂介質(zhì)特征及堵塞物來源

油氣井防砂使用的機(jī)械防砂篩管主要有繞絲篩管、割縫襯管、金屬棉濾砂管、樹脂石英砂濾砂管、金屬網(wǎng)布(氈)濾砂管、精密復(fù)合微孔濾砂管等，在濾砂管內(nèi)部有濾砂層即擋砂介質(zhì)。機(jī)械篩管防砂井在生產(chǎn)過程中擋砂介質(zhì)容易被泥質(zhì)、粉細(xì)砂等堵塞物堵塞，造成篩管滲透率降低，形成新的表皮系數(shù)，從而造成油井產(chǎn)量降低甚至停產(chǎn)。雖然應(yīng)用的機(jī)械防砂篩管介質(zhì)多達(dá)十幾種，但其擋砂介質(zhì)多為多層濾網(wǎng)類、割縫縫隙類、金屬棉類和顆粒類4類。擋砂介質(zhì)實(shí)質(zhì)是固相多孔介質(zhì)，具有一定的孔喉尺寸及滲透率和孔隙度，其滲透性保證足夠的流體通過能力，而孔喉尺寸決定了其擋砂性能。

防砂井擋砂介質(zhì)堵塞物主要為固相顆粒，其主要來源有:①地層粉細(xì)砂，即地層出砂中的細(xì)質(zhì)成分;②黏土泥質(zhì)，主要為地層膠結(jié)物中的黏土礦物等［6］;③鉆完井過程中固相污染物，如鉆井液固相顆粒、射孔造成的碎屑等;④原油中的膠質(zhì)瀝青質(zhì);⑤生產(chǎn)過程中形成的有機(jī)垢和無機(jī)垢［7］。固相堵塞物提供了堵塞源，而其堵塞過程和堵塞程度則受固相堵塞物成分、油井產(chǎn)量、出砂速度、原油黏度等因素的影響。

1.2 堵塞機(jī)制

(1)非充填空間的分選橋架充填堵塞機(jī)制。對(duì)于機(jī)械篩管防砂，施工后井內(nèi)油層部位下入機(jī)械篩管阻擋從地層產(chǎn)出的地層砂，在篩管與套管之間形成環(huán)空，該環(huán)空及射孔孔眼內(nèi)均無充填物充填，稱為非充填帶。油井投產(chǎn)后，地層流體攜帶固相顆粒(地層砂及堵塞物)產(chǎn)出，固相顆粒會(huì)以分選橋架的機(jī)制充填滿機(jī)械篩管外部的非充填帶，形成低滲透層，對(duì)油井造成堵塞，降低產(chǎn)量。分選橋架機(jī)制是指地層砂伴隨堵塞物隨地層流體產(chǎn)出沖擊防砂篩管。在生產(chǎn)初期，部分足夠細(xì)的固相顆粒進(jìn)入篩管擋砂介質(zhì)內(nèi)部(或被繼續(xù)排出或堵塞在擋砂介質(zhì)內(nèi)部)，而粒徑大于擋砂介質(zhì)孔喉直徑或縫寬的固相顆粒無法進(jìn)入擋砂介質(zhì)內(nèi)部而被阻擋在篩管外部，較粗的顆粒堆積到一定厚度后，形成新的多孔介質(zhì)擋砂層，但其孔喉尺寸更小。該孔喉很小的多孔介質(zhì)會(huì)阻擋更細(xì)的地層砂粒。以此類推，直到空間被完全充填。從篩管向外部延伸，堵塞的顆粒粒徑越來越小，其滲透性也越來越低，增加流動(dòng)阻力，造成油井產(chǎn)量下降。

(2)篩管擋砂介質(zhì)內(nèi)部橋架堵塞機(jī)制。擋砂介質(zhì)內(nèi)部橋架堵塞機(jī)制是指細(xì)質(zhì)固相顆粒進(jìn)入擋砂多孔介質(zhì)內(nèi)部，擋砂介質(zhì)孔隙的不規(guī)則性及非均質(zhì)性導(dǎo)致進(jìn)入的固相顆粒難以排出，造成機(jī)械篩管滲透率降低，形成堵塞。無論是鉆井液中的固相顆粒還是射孔過程中產(chǎn)生的微粒以及地層粉細(xì)砂都會(huì)對(duì)擋砂介質(zhì)滲透率產(chǎn)生影響。對(duì)原始滲透率較高的機(jī)械防砂篩管，嚴(yán)重堵塞情況下滲透率傷害會(huì)超過90%。

根據(jù)上述分析，篩管擋砂介質(zhì)內(nèi)部橋架堵塞過程及最終堵塞程度與固相堵塞物成分、油井產(chǎn)量、出砂速度、原油黏度等因素直接相關(guān)。

2 擋砂介質(zhì)堵塞規(guī)律試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康呐c試驗(yàn)方法

機(jī)械篩管擋砂介質(zhì)堵塞規(guī)律試驗(yàn)的目的是通過室內(nèi)堵塞試驗(yàn)研究堵塞程度隨驅(qū)替時(shí)間、流量、粉細(xì)砂含量、泥質(zhì)含量、原油黏度等生產(chǎn)條件變化的定性和定量關(guān)系，為堵塞程度預(yù)測(cè)及解堵參數(shù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

利用機(jī)械篩管微觀驅(qū)替堵塞模擬試驗(yàn)裝置進(jìn)行堵塞規(guī)律試驗(yàn)。使用含有堵塞物的流體長(zhǎng)時(shí)間驅(qū)替擋砂篩網(wǎng)，同時(shí)測(cè)量擋砂篩網(wǎng)兩側(cè)的驅(qū)替壓差。驅(qū)替過程中流體攜帶的堵塞物會(huì)逐步堵塞篩網(wǎng)，測(cè)量篩網(wǎng)兩側(cè)壓差與流量，便可計(jì)算其滲透率隨時(shí)間的變化，這種變化反映篩管堵塞情況。

擋砂介質(zhì)的堵塞過程實(shí)質(zhì)是擋砂介質(zhì)滲透率的變化從而對(duì)油井產(chǎn)能產(chǎn)生不良影響的過程，其堵塞程度使用擋砂介質(zhì)堵塞滲透率k及滲透率比kr的變化量表示。

擋砂介質(zhì)堵塞滲透率k直接反映堵塞過程對(duì)井底流動(dòng)造成的影響。堵塞過程中，隨著生產(chǎn)時(shí)間的增加，擋砂介質(zhì)滲透率越來越低;滲透率越低或下降得越快，表示堵塞越嚴(yán)重。試驗(yàn)過程中，擋砂篩網(wǎng)或礫石層的堵塞滲透率根據(jù)采集得到的流量及壓差數(shù)據(jù)計(jì)算

式中，ks為篩網(wǎng)或礫石層堵塞滲透率，μm2;Q為采集的流體流量，m3/s;μ為流體黏度，Pa·s;Ls為篩網(wǎng)擋砂厚度，m;A為篩網(wǎng)面積，m2;Δp為通過擋砂介質(zhì)兩側(cè)的壓差，Pa。

擋砂介質(zhì)堵塞滲透率比kr是指堵塞后的擋砂介質(zhì)滲透率與擋砂介質(zhì)原始滲透率ks0(入井前未堵塞時(shí)的最高滲透率)的比值，即

2.2 試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)材料

擋砂介質(zhì)堵塞規(guī)律試驗(yàn)采用中國(guó)石油大學(xué)(華東)油氣井防砂實(shí)驗(yàn)室的機(jī)械篩管微觀驅(qū)替堵塞模擬試驗(yàn)裝置。該裝置由主體容器、泵、沉砂計(jì)量罐、儲(chǔ)液罐、流量壓力測(cè)量?jī)x器、管線及閥門、攝像器材、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、配套管線及其他附件組成，如圖1所示。

圖1 機(jī)械篩管微觀驅(qū)替堵塞模擬試驗(yàn)裝置Fig.1 Experimental equipment of micro displacement and plugging simulation

堵塞規(guī)律試驗(yàn)的環(huán)境為室內(nèi)，溫度為室內(nèi)常溫;試驗(yàn)流體采用清水及瓜膠黏性溶液。擋砂介質(zhì)使用多層機(jī)械濾砂網(wǎng)樣品，如圖2(a)所示。流體中混入堵塞物，由石英砂/陶粒砂(作為基質(zhì))、地層粉細(xì)砂、泥質(zhì)(使用其他微細(xì)材料代替)、稠油按不同比例混合。試驗(yàn)堵塞物如圖2(b)、(c)、(d)所示。

圖2 試驗(yàn)材料Fig.2 Materials used for experiments

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 堵塞過程試驗(yàn)結(jié)果

使用上述試驗(yàn)裝置和材料進(jìn)行了系列擋砂介質(zhì)堵塞機(jī)制及規(guī)律試驗(yàn)。通過60#(理論擋砂精度為0.167～0.183 mm)和90#(0.100～0.110 mm)篩網(wǎng)的堵塞試驗(yàn)分析擋砂篩網(wǎng)的堵塞過程。本次試驗(yàn)堵塞物由100%的粒徑在0.18 mm以下粉細(xì)砂組成，使用清水驅(qū)替，泵頻30 s－1，驅(qū)替流量為7～9 L/min。圖3(a)為本次試驗(yàn)使用的兩層篩網(wǎng)組合;圖3(b)為試驗(yàn)結(jié)束后，拆開篩網(wǎng)內(nèi)部的堵塞情況。在篩網(wǎng)之間堵塞了部分侵入篩網(wǎng)內(nèi)部的砂粒，部分砂粒進(jìn)入篩網(wǎng)內(nèi)部且無法排出，造成堵塞。圖3(c)、(d)分別為試驗(yàn)開始、結(jié)束時(shí)的照片。部分極細(xì)的砂粒順利通過篩網(wǎng)，但部分侵入篩網(wǎng)內(nèi)部的砂粒堵塞篩網(wǎng)介質(zhì)。

圖3 60#/90#篩網(wǎng)及100%粉細(xì)砂堵塞試驗(yàn)照片F(xiàn)ig.3 Photos of plugging simulation test(60#/90#mesh and 100%fines)

圖4為篩網(wǎng)兩側(cè)壓差及流量變化曲線。在流量基本穩(wěn)定的情況下，篩網(wǎng)兩側(cè)壓差(圖4(a)中壓差2)逐步上升，說明篩網(wǎng)的滲透率由于堵塞作用而逐步下降，表明了篩網(wǎng)的堵塞過程。圖5為根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的篩網(wǎng)滲透率及滲透率比隨驅(qū)替時(shí)間的變化曲線。在試驗(yàn)開始后篩網(wǎng)滲透率迅速下降至篩網(wǎng)原始滲透率的14%左右，然后降速減緩，最后趨于穩(wěn)定，保持在原始滲透率的1%左右。

圖4 60#/90#篩網(wǎng)100%粉細(xì)砂堵塞試驗(yàn)壓差和流量曲線Fig.4 Differential pressure and flow rate curves in blocking test(60#/90#mesh and 100%fines)

圖5 篩網(wǎng)滲透率變化曲線Fig.5 Variation curves of screen permeability

60#/90#篩網(wǎng)100%粉細(xì)砂堵塞試驗(yàn)條件及結(jié)果為:混細(xì)砂比例100%、初始流量8.0 L/min、平均流量7.67 L/min、初始驅(qū)替壓差1.324 3 kPa、平均驅(qū)替壓差8.5693 kPa、最終驅(qū)替壓差13.2182 kPa、平均滲透率 5.99 μm2、最終滲透率 2.44 μm2、平均滲透率比0.022、最終滲透率比0.009、平均滲透率傷害0.978、最終滲透率傷害0.991。

3.2 堵塞程度影響因素及其影響規(guī)律

將各堵塞物成分按不同比例混合形成不同類型的堵塞物，每次試驗(yàn)改變?cè)囼?yàn)條件參數(shù)便可得到堵塞程度隨堵塞時(shí)間以及各試驗(yàn)參數(shù)之間的變化規(guī)律。

3.2.1 試驗(yàn)時(shí)間

圖6為兩次典型的堵塞試驗(yàn)過程中擋砂介質(zhì)堵塞滲透率隨時(shí)間的變化曲線。

圖6 100%粉細(xì)砂和粉細(xì)砂/泥質(zhì)堵塞程度變化試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Test plugging degree curves of 100%fines and fines/clay

由圖6可知，在試驗(yàn)開始后介質(zhì)滲透率迅速下降并降得很低，然后緩慢降低，最后趨于穩(wěn)定。其余系列試驗(yàn)均反映了這一規(guī)律。由于試驗(yàn)中的堵塞物含量較高，因此堵塞達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間較短。這表明對(duì)于防砂水平井，擋砂介質(zhì)的堵塞主要發(fā)生在防砂后投產(chǎn)的早期，隨著生產(chǎn)繼續(xù)，堵塞雖然逐步加劇但堵塞程度變化減緩。

3.2.2 堵塞物中粉細(xì)砂含量

不同粉細(xì)砂含量(基質(zhì)為礫石)下試驗(yàn)壓差、滲透率傷害變化曲線如圖7所示。

由于堵塞物中粉細(xì)砂含量不同，驅(qū)替壓差及滲透率傷害過程表現(xiàn)出明顯差異。堵塞物中粉細(xì)砂含量越高，堵塞速度越快。圖8為根據(jù)3次試驗(yàn)得到的最終驅(qū)替壓差與堵塞滲透率隨粉細(xì)砂含量的變化關(guān)系。堵塞物中粉細(xì)砂含量越高，同樣條件下最終堵塞越嚴(yán)重。

3.2.3 堵塞物中泥質(zhì)含量

不同泥質(zhì)含量下的試驗(yàn)驅(qū)替壓差及最終堵塞滲透率比變化曲線如圖9所示。

結(jié)果表明，在流量基本相同的情況下，由于泥質(zhì)含量不同，試驗(yàn)過程中的驅(qū)替壓差有明顯差異，泥質(zhì)含量是影響堵塞程度的主要因素之一。堵塞物中泥質(zhì)含量越高，驅(qū)替壓差上升越快，表明堵塞速度及最終堵塞程度隨泥質(zhì)含量的增加而明顯增加。

圖7 不同粉細(xì)砂含量試驗(yàn)中驅(qū)替壓差和滲透率傷害曲線Fig.7 Test differential pressure and permeability damage curves under different fine contents

圖8 最終驅(qū)替壓差和堵塞滲透率隨粉細(xì)砂含量變化的關(guān)系曲線Fig.8 Final test differential pressure and permeability curves under different fine contents

圖9 不同泥質(zhì)含量試驗(yàn)的壓差對(duì)比及最終堵塞滲透率曲線Fig.9 Comparision of differential pressure and final permeability ratio under different clay contents

3.2.4 流體黏度

圖10為分別使用清水與瓜膠溶液(10 mPa·s)時(shí)的驅(qū)替壓差對(duì)比曲線，圖11為堵塞物不同泥質(zhì)含量條件下分別使用清水與瓜膠溶液驅(qū)替得到的最終堵塞滲透率對(duì)比曲線。

試驗(yàn)結(jié)果表明，高黏瓜膠溶液堵塞試驗(yàn)的擋砂介質(zhì)滲透率隨泥質(zhì)含量的變化規(guī)律同使用清水時(shí)一致，都隨著泥質(zhì)含量的增加而降低。在其他條件相同的情況下，以瓜膠溶液作驅(qū)替液時(shí)介質(zhì)的最終滲透率總明顯低于以清水作驅(qū)替液時(shí)的情況，即擋砂介質(zhì)最終堵塞滲透率隨著流體黏度的增大而降低。這表明，地層流體黏度對(duì)擋砂介質(zhì)堵塞過程及程度有明顯影響，稠油油藏中較高原油黏度會(huì)加劇堵塞過程。

圖10 清水與瓜膠溶液驅(qū)替的壓差曲線Fig.10 Displacement differential pressure with of water and gel

圖11 清水與瓜膠驅(qū)替時(shí)的最終滲透率隨泥質(zhì)含量變化Fig.11 Variation of final permeability with clay content of water and gel displacement

3.2.5 流量(油井產(chǎn)量)

圖12為其他試驗(yàn)條件相同、驅(qū)替介質(zhì)不同條件下得到4組試驗(yàn)的最終堵塞滲透率隨驅(qū)替流量的變化曲線。試驗(yàn)流量(對(duì)應(yīng)油井產(chǎn)量)對(duì)堵塞程度的影響體現(xiàn)出無規(guī)律的特征，根據(jù)試驗(yàn)條件不同，堵塞程度隨流量增加出現(xiàn)加劇和減弱現(xiàn)象，其影響規(guī)律具有非單調(diào)性。本試驗(yàn)中，由于堵塞物是被流體攜帶沖刷篩網(wǎng)，因此高流量的試驗(yàn)中流體攜砂能力強(qiáng)，出砂速度較快。根據(jù)前面的堵塞機(jī)制分析，高出砂速度時(shí)，篩網(wǎng)外圍的非充填空間迅速被來砂橋架充填，形成附加過濾層，堵塞物被流體攜帶進(jìn)入篩網(wǎng)內(nèi)部從而使得被堵塞的幾率大大降低;當(dāng)出砂速度較慢時(shí)，來砂中的細(xì)質(zhì)堵塞物更有機(jī)會(huì)逐步侵入篩網(wǎng)內(nèi)部堵塞擋砂介質(zhì)。

根據(jù)上述分析，防砂井防砂后的出砂速度(即產(chǎn)液量與含砂率的乘積)對(duì)于擋砂介質(zhì)堵塞過程及堵塞程度有重要影響。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用

系列擋砂介質(zhì)堵塞機(jī)制及規(guī)律試驗(yàn)表明，影響擋砂介質(zhì)堵塞過程及堵塞程度的主要因素包括油井液體含砂率、粉細(xì)砂含量、泥質(zhì)含量、原油黏度、產(chǎn)量、生產(chǎn)時(shí)間等。試驗(yàn)得到的定性及定量數(shù)據(jù)結(jié)果，經(jīng)過流速與生產(chǎn)時(shí)間等效折算后，其影響規(guī)律可應(yīng)用實(shí)際防砂油井的擋砂介質(zhì)堵塞規(guī)律研究，通過經(jīng)驗(yàn)擬合建立擋砂介質(zhì)堵塞滲透率比kr與上述參數(shù)之間的定量經(jīng)驗(yàn)關(guān)系模型，進(jìn)而開發(fā)配套的防砂井堵塞評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)軟件，用于預(yù)測(cè)特定的地質(zhì)與生產(chǎn)條件下防砂井擋砂介質(zhì)堵塞程度隨生產(chǎn)時(shí)間的變化規(guī)律，為解堵工藝的選擇以及解堵施工參數(shù)的優(yōu)化提供依據(jù)。

圖12 最終堵塞滲透率隨流量的變化Fig.12 Variation of final plugging permeability with flow rate

4 結(jié)論

(1)生產(chǎn)時(shí)間、出砂速度、粉細(xì)砂含量、泥質(zhì)含量、流體黏度等是影響擋砂介質(zhì)堵塞過程和堵塞程度的主要因素。粉細(xì)砂、泥質(zhì)、高黏流體均會(huì)加劇堵塞，而出砂速度對(duì)篩管擋砂介質(zhì)內(nèi)部橋架堵塞的影響規(guī)律呈現(xiàn)非單調(diào)性。

(2)試驗(yàn)得到的定性及定量數(shù)據(jù)可應(yīng)用于實(shí)際防砂油井的擋砂介質(zhì)堵塞規(guī)律研究，建立的擋砂介質(zhì)堵塞滲透率比與生產(chǎn)參數(shù)之間的定量經(jīng)驗(yàn)關(guān)系模型可用于預(yù)測(cè)特定地質(zhì)與生產(chǎn)條件下防砂井擋砂介質(zhì)堵塞程度隨生產(chǎn)時(shí)間的變化規(guī)律。

(3)在堵塞規(guī)律試驗(yàn)中，液體中固相含砂率的控制非常難以接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，試驗(yàn)中的含砂率普遍較高，導(dǎo)致堵塞時(shí)間難以模擬實(shí)際井的堵塞生產(chǎn)時(shí)間。

［1］董長(zhǎng)銀.油氣井防砂技術(shù)［M］.北京:中國(guó)石化出版社，2009:47-55.

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Blocking mechanism and blocking laws experiments of sand retention media in mechanical screens

DONG Chang-yin1，JIA Bi-xia2，LIU Chun-miao1，WU Jian-ping3，WANG Deng-qing3，SUN De-xu3，HAN Xiao-long4
(1.School of Petroleum Engineering in China University of Petroleum，Qingdao 266555，China;2.Drilling and Production Research Institute of Qinghai Oilfield，Dunhuang 736200，China;3.Oil Production Technology Research Institute of Shengli Oilfield，Dongying 257003，China;4.Natural Gas Exploration Company，Qinghai Oilfield，Geermu 816000，China)

The productivity of sand control wells tends to decrease considerably due to the gradual blocking of sand retention media in screen or gravel-pack by formation fines and others.Aimed at the above problem，the blocking mechanism of screen porous media was studied，which concerns non-packed cavity outside screen bridge packing mechanism and the mechanism of inner bridge blocking of screen media.The blocking process，blocking mechanism and affecting regularity of multi-layer sand retention media were simulated by a visual blocking simulation experimental apparatus.The experimental results indicate that the production time，sand production rate，fines content in formation sand，clay content，oil viscosity are the main factors to affect the blocking process.The qualitative and quantitative relationships between the above factors and the final blocking damage degree are presented by using the experimental data，which can be used to fit the empirical formula describing the above relationships.It's very helpful to predict the variation of sand retention media blocking degree with the production time under given reservoir and production conditions.

sand control;mechanical screen;sand retention media;blocking mechanism;blocking law;experimental study

TE 358.1

A >

10.3969/j.issn.1673-5005.2011.05.015

1673-5005(2011)05-0082-07

2011－06－29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50704035);國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2006AA09Z351)

董長(zhǎng)銀(1976－)，男(漢族)，河南衛(wèi)輝人，副教授，博士，從事采油工程、多相流、油氣井防砂理論與技術(shù)研究。

(編輯 李志芬)