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稠油油藏出砂现象十分普遍和严重。适量出砂带来一些有利因素诸如降低完井费用、提高油井产量等,而大量出砂则带来一些问题诸如出砂导致地层亏空甚至坍塌而引起弃井废井、环境问题等。为保持出砂带来的有利因素,遏制出砂带来的不利状况,提出了出砂冷采与防砂生产相结合的适度出砂的概念。适度出砂生产中存在两个问题:一是适度出砂程度的问题;另一个是在此出砂程度下井筒携砂能力问题。
基于出砂数学模型,模拟出砂特征参数孔隙度、渗透率的变化规律,修改割缝筛管完井表皮系数模型使之适用于适度出砂,结合割缝筛管防砂产能模型,编程模拟各种参数的变化规律,分析研究割缝筛管完井适度出砂度的问题。通过模拟孔隙度和渗透率的变化规律,发现出砂能使近井地带地层渗透性得到改善,有利于流体渗流;通过模拟适度出砂情况下割缝筛管表皮变化规律,发现出砂使表皮系数减小,提高油井产能;结合割缝筛管防砂产能模型,比较不同防砂程度下增产比与不防砂时增产比,提出临界防砂程度和临界缝宽的概念,防砂程度小于临界防砂程度,即割缝筛管缝宽大于临界缝宽时,增产比增大,反之,增产比减小。
基于颗粒在流体中的运动规律,结合适度出砂实际情况,分析研究适度出砂井筒携砂规律,提出临界携砂产量和临界携砂量的概念。通过研究颗粒在液体中的运动规律,发现:随着砂粒直径增加,砂粒运动速度减小,将砂子携带出井筒所需流体流速增大,携砂液量也增大,说明砂粒粒径越大越难被携带出井筒。结合适度出砂实际情况,模拟临界防砂程度下出砂量、携砂量随着产量的变化规律,发现:随着产量的增加,出砂量在减小,携砂量在增大,当出砂量小于等于携砂量时,才能被携带出井筒。此时的产量为临界产量,携砂量为临界携砂量。