[發(fā)明專利]一種模擬地層砂侵入和優(yōu)選礫石充填尺寸的裝置及方法

在審

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• 申請日: 2023-05-05
• 公開（公告）號: CN116291417A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 魏納;王鑫偉;李海濤;趙金洲;張烈輝;張傲洋;吳江
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/02;E21B43/08;G09B25/02
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發(fā)明公開了一種模擬地層砂侵入和優(yōu)選礫石充填尺寸的裝置及方法，包括主體驅替系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和分析處理系統(tǒng)，主體驅替系統(tǒng)的入口連接系統(tǒng)攪拌，出口連接分析處理系統(tǒng)；主體驅替系統(tǒng)由主體容器、上擋砂篩網(wǎng)、下?lián)跎昂Y網(wǎng)組成，主體容器進液管段上安裝上擋砂篩網(wǎng)，進液管段開設有砂漿進液口，排液管段上安裝下?lián)跎昂Y網(wǎng)，高壓軟管上設置有泥漿泵，數(shù)據(jù)采集裝置分別與主體驅替系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)進行連接，對主體驅替系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)內的控制設備進行控制和數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明通過模擬地層砂侵入和優(yōu)選礫石充填尺寸的裝置及方法解決了現(xiàn)有技術中的不能優(yōu)化擋砂介質參數(shù)和礫石尺寸設計、擋砂厚度優(yōu)化無法提供依據(jù)的技術問題。

技術領域

本發(fā)明涉及疏松砂巖油藏開發(fā)領域，具體涉及一種模擬地層砂侵入和優(yōu)選礫石充填尺寸的裝置及方法。

背景技術

疏松砂巖油藏遍布世界各個油區(qū)，這類油藏通常為稠油油藏、埋藏較淺、巖石自身膠結作用較弱，膠結物以泥質為主。因此，在疏松砂巖油藏的開采過程中，由于地質、開采條件、完井方法等的不同，極易造成地層流體攜帶地層砂、膠結物等固相介質進入井筒，堵塞油氣通道，當出砂劇烈時，會造成近井地帶出現(xiàn)坍塌，進而導致井內套管和襯管的變形破壞，有時甚至出現(xiàn)砂埋油層的現(xiàn)象從而使油井停產，更為嚴重時會使油井報廢，出現(xiàn)的這些問題都增加了開采疏松砂巖油藏的成本和難度。目前，國內眾多油田的開發(fā)已經(jīng)進入了中后期階段，亟需保持穩(wěn)產和高產，而嚴重影響油田穩(wěn)產和高產的主要因素之一就是地層出砂，為此就需要采取相應防砂措施保障油藏的正常生產，解決出砂難題。

近年來，防砂工藝方法不斷改進，疏松砂巖在開采過程中易出砂的問題也逐漸得以解決。在眾多解決方案中，礫石充填防砂技術由于具有施工方法簡單、有效時間長、適用性強等特點，其方法理論、技術及配套設備都得到了不斷發(fā)展與完善。礫石充填完井是目前公認的防砂效果較好的完井方法，其被廣泛地應用于國內各大油田。對比其它完井方法，礫石充填完井優(yōu)勢性較強，其主要利用緊壓的礫石層進行擋砂，能夠長時間維持井壁穩(wěn)定性并且有效地阻擋地層出砂，防砂效果較好。

礫石充填重要的擋砂介質是礫石充填層。隨著油井開采，地層產出液必須先經(jīng)過礫石層然后才能流入油井內，產出液中所攜帶的固相顆粒以及某些化學物質會在礫石層內發(fā)生物理化學反應，嚴重影響流體流通通道，堵塞礫石層，導致油井產能逐漸降低。對礫石層的堵塞物進行分析可知固相顆粒是造成堵塞的主要原因，而引起堵塞的固相物質主要有地層砂顆粒和粘土顆粒。地層砂顆粒主要因為發(fā)生物理反應而造成堵塞。膠結較差、巖石強度較低的地層容易使砂粒脫落，而地層砂會隨著地層流體逐漸進入礫石層中，在礫石層的孔隙和孔喉處發(fā)生沉降堆積，減小流體的有效流通通道，造成礫石層堵塞。而粘土微粒主要發(fā)生化學反應而造成堵塞。粘土顆粒被流體攜帶到礫石層內部，因為其具有水化膨脹的特性，會堵塞礫石之間的孔隙，嚴重影響礫石層的滲透率。

礫石充填層堵塞的影響因素有礫砂中值比、流體流速、流體粘度、粘土含量、溫度等。根據(jù)上述影響因素設計礫石充填防砂完井的室內模擬實驗，研究各個影響因素對裸眼礫石充填井堵塞的影響規(guī)律，進而研究裸眼礫石充填防砂完井的堵塞機理，這對于提高礫石充填的防砂效果，維持其油井產能以及延長出砂井的壽命有著重要意義。

目前，擋砂層、礫石充填層的堵塞已經(jīng)成為制約油井正常生產的主要問題之一。若擋砂層與礫石充填層的堵塞問題不能得到及時解決，將會導致油井的正常生產。因此，研究擋砂層與礫石充填層的堵塞機理并進行礫石尺寸與擋砂層厚度參數(shù)優(yōu)化，對于實際砂巖油藏的開采具有重要意義。

為研究擋砂層與礫石層的堵塞機理，一般是用實驗手段，利用地層砂和不用尺寸礫石以及不同擋砂精度篩管進行驅替實驗，研究各個影響因素對礫石充填的影響規(guī)律，進而明晰礫石充填層的堵塞機理，這對于提高礫石充填的防砂效果，維持其油井產能以及延長出砂井的壽命有著重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種模擬地層砂侵入和優(yōu)選礫石充填尺寸的裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術中的不能優(yōu)化擋砂介質參數(shù)和礫石尺寸設計、擋砂厚度優(yōu)化無法提供依據(jù)的技術問題。