解析国内外防砂试验研究现状及其发展方向

严蕾

摘 要：本文结合作者工作实践，并且通过相关性的数据分析，主要对国内外防砂试验的研究情况进行探究，通过分析研究将其中的功能指出，并且分析了该系列防砂试验未来的发展趋向，阐明了实现这些功能的方法和该系统所具备的特点，以达到指导油田的防砂设计、施工以及原油生产的目的。

关键词：防砂试验；研究院；冷采设计；防砂模拟；现状分析

中图分类号：TE257 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0159-02

1 国内以及国外防砂试验研究领域的现状分析

1.1 防砂试验在国内的现状概述和初步研究

在国内在室内防砂试验研究方面，我国有几大机构在该领域有所成就，并且取得一定的成绩。他们分别是北京石油勘探开发科学研究院以及其分院——廊坊分院、胜利油田采油院和地质科学院以及中国石油大学等。虽然研究的层面是相同的，但是在研究的内容和方向上存在着较大的差异。

1.1.1 北京石油勘探开发科学研究院的研究特色

为了研究和系统分析冷采过程中的特点以及运行的机理，该院校自行研究出了一套极具特色的冷采装置——稠油出砂冷采物模装置。它的半径为51公分，装填岩心的长度是60厘米。最具特色的是前端的活塞，并且在模型的中间注入饱和油。为了让饱和油沿着管柱向前方移动，通过不断地对活塞施加压力，以达到特定的效果。该装置可以通过检测出入口以及中间的压力，确保冷采的过程中能够有效形成蚯蚓洞，检测在生产过程中的各种参数。该模型的最主要目的是研究蚯蚓洞在油藏过程中形成所需要的条件以及油气水和砂石从油层流向蚯蚓洞和从蚯蚓洞向井筒流动整个过程的逼真模拟。此外，泡沫油在蚯蚓洞中的形成和流动的条件也是作为该实验的主要研究对象。通过该实验，我们可以清楚地看到稠油出沙冷采的整个过程，有助于现实作业中的顺利进行。为了提高采收率，该模型还对包括稠油水平井冷采实验和超临界流体萃取实验在内的实验进行研究，保证系统的作业有效地进行。

1.1.2 北京石油勘探开发研究院廊坊分院的研究途径

为了让实验有效地进行，该院校引进了一套由美国专业化程度较高的公司设计的实验装置——岩石力学实验装置。虽然价格昂贵，但是对实验进行的影响颇大。该装置一共有四部分组成：数据采集系统、压系统、控制系统以及孔隙压力系统。在实验的过程中，将岩心的样品置于不同的压力之下并且进行三轴试验。从不同的实验条件下，看其破坏强度来做相关的包络线。这样有利于通过获取底层的粘聚力和内摩擦角等相关信息，从而有利于确定首先破坏导致的出砂方式。与此同时，该实验也可以确定不同地层出砂的最大压力差。另外，该实验系统还具有以下几种功能：（1）采油过程的逼真模拟；（2）对井筒附近、物性变化有力的分析；（3）加速波的测定等等。

1.2 防砂实验研究在国外的现状概况

从上世纪九十年代起，国外就开始在油气水井出砂预测的方面开始进行系统化的研究并且硕果累累。

斯伦贝谢公司采用一个简易的系统，出砂的影响主要是通过变量决定的。在实验的过程中，通过各种因素，最后得出流速是影响出砂的主要因素。对于油和水，只要射孔炮眼的流速达到相关的要求，出砂率就会大大提高。关于流动，我们可以分为径向和轴向两个部分。通过实验研究，为了有效清除岩石表面的砂石，轴向部分的作用是值得关注的。出于以上情况，该公司认为使用大孔径、高孔密射孔可以提高不出砂的临界压力差。

2 防砂试验发展前景研究

通过国内外的防砂试验研究的比较和分析，出砂预设装置比防砂装置有更多的存在。即便是防砂模拟试验装置，研究的领域非常狭窄，只限于水平领域；至于国内，相关的模拟实验形式单一，只限于常温常压或者是常温高压之下进行的实验。以上两者都无法实现高温高压之下的油井机械防和化学模拟实验，现场指导性不是很强，因此存在着很大的缺陷。所以在未来的研究过程和方向上，要建立一个防砂试验室。防砂试验室的建立有助于减少人力资源的浪费、财物的浪费，提高科研的效率，为未来的防砂工作提供有力的技术支持。作为多功能防砂试验室的关键一步，防砂试验系统在防砂模拟以及后期的效果评价的方面上作用突出，因此需要得到重视。除此之外，防砂模拟试验系统作用突出。它不但可以检测出防砂筛管的出砂直径、挡砂的性能，还能够检测机械和化学的防砂的质量和效果以及得到最终切实的评价，从而有利于整个防砂系统的设计更加科学，施工过程更加顺利。为了满足各种需求，在设计层面和应用层面有所建树，确保防砂措施的有效性，所建立起的系统应该具有以下四项功能：（1）出砂预測装置；（2）防砂模拟；（3）防砂预测；（4）防砂效果评价。

3 防砂模拟系统功能以及效果在试验中的最终实现

防砂模拟试验系统通过模拟防砂的工艺，因此能够在实际运用过程中模拟近井层的流动状况。但是对井筒和射孔炮眼形状以及尺寸有所要求。只有这样才能模拟出油井再生产过程中的防砂过程，在化学和机械防砂的过程中能够有助于施工。近井层是通过渗流筒和套管之间的介质来达到模拟的效果的。地层砂石根据当地的地质条件，借助调制人员的调试，使流体通过渗流筒流向更深更远的地层。产出的过程只能模拟油层产出液借助渗流筒流向近井层的过程。至于机械的防砂测试工具，只要通过样件的放入，就可以顺利地进行各种试验，以达到需要的效果。但是化学防砂的实验，尤其是填充的效果和质量的实验要注意，一定要在单独的试验井筒中进行才有效。在外界的压力的作用下，向井筒中注入化学防砂液体，然后使之固化，从而在固化之后能够实现科学的检测。最好的试验方式是将化学防固层放入模拟井筒中进行试验，这样能够使试验的效果呈现出更加科学合理的一面。

4 结语

总而言之，本文对国内外防砂试验的研究情况进行比较研究，确定了其应该具备的功能，指出了系列防砂试验未来的发展趋向，阐明了实现这些功能的方法和该系统所具备的特点，以达到指导油田的防砂设计、施工以及原油生产的目的。

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