防砂井挡砂介质堵塞规律实验及堵塞程度定量预测模型

防砂井挡砂介质堵塞造成降产已成为困扰油气井防砂的关键问题。已开展的大量堵塞规律研究主要涉及机理和定性描述,尚未形成可用的堵塞程度定量预测方法。针对这一问题,本文在广泛应用的砾石充填防砂条件下,利用挡砂介质堵塞评价驱替实验装置,进行了砾石层堵塞机理和规律实验,着重考察了砾石层堵塞渗透率比随驱替时间、砾砂中值比、流体流速、流体粘度、粘土含量、细质含量等生产条件的定量变化规律。根据实验数据,首先拟合砾石充填层堵塞渗透率比随时间的定量关系,引入综合堵塞系数和单项堵塞系数表征各生产条件对堵塞规律的影响,然后拟合了堵塞系数与各生产参数的经验关系,整合得到一个根据防砂参数和生产条件预测砾石充填层堵塞程度随时间变化规律的定量模型。结果表明,不同生产条件砾石层渗透率在投产早期下降较快,然后下降速度减缓并趋于基本不再变化,达到堵塞平衡状态。具体变化规律由防砂参数和生产条件控制。使用实际防砂井资料进行了模型应用案例分析,结果和规律与现场实际基本相符。该模型进一步修正后可用于防砂井动态产能预测与评价。     

水平井及大斜度井砾石充填α波砂床平衡高度随机概率模型及实验研究

α波砂床平衡高度预测是水平井砾石充填过程数值模拟及施工参数优化设计的核心问题之一。根据水流紊动理论,将砂床表面流体瞬时流速视为正态分布的随机变量,将颗粒运动状态转换视为随机事件,分析状态转换事件概率及最终状态概率的数字特征。根据最终状态概率代表颗粒运动趋势的原理,砂床高度的变化是床层表面颗粒运动状态转换的结果。由平衡砂床高度和摩阻流速及平均流速的关系,建立了同时适用于水平井和大斜度井砾石充填的α波砂床平衡高度预测的随机概率模型。利用研制的大斜度井砾石充填全尺寸实验模拟装置,进行井筒倾角、筛管偏置度、流量、砂浓度对α波砂床平衡高度影响的实验研究,对随机概率模型的计算结果进行了对比验证。随机概率模型与实验结果比较吻合,平均误差10.5%,进行必要的修正可以用于大斜度井砾石充填α波砂床平衡高度预测。     

水平井砾石充填数值模拟研究进展

综述了水平井数值模拟研究的最新进展,内容包括：水平井砾石充填 机理及技术难题、充填过程中平衡砂床高度、临界流速的计算模型,描述了筛管/井筒环空砂 浆流动、冲管/筛管环空纯携砂液流动以及它们之间流体的交换和向地层的滤失过程. 重点介 绍了$\alpha$波充填过程中流动数学模型的研究现状及影响水平井砾石充填的各个 因素和存在的问题.