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我国稠油资源分布很广,储量丰富,陆上稠油、沥青资源约占石油总资源量的20%以上。目前主要采用热采技术开发,但是热采技术成本高,对储量品位和采油工艺要求也高,因此,尚有大量稠油资源未得到开发利用;出砂冷采技术限制条件少,成本低,可以极大地提高稠油资源的动用程度。近几年来,随着出砂冷采技术的引进,低品位稠油资源展示了良好的开发前景,必将成为我国石油产量的一个新增长点:出砂冷采技术也必将成为我国稠油资源开发利用的新一代接替技术。 稠油出砂冷采技术主要做法是不注蒸汽也不采用防砂措施,射孔后直接应用螺杆泵进行开采;该项技术的矿场试验和实际应用,已取得了很大成功;但是,在其开采机理研究上仍然存在一些问题需要深入研究,除了应针对不同机理开展相应的实验研究外,还必须综合考虑不同机理之间的相互作用,及其对产量和采收率的贡献等,只有这样才能形成一套完整的出砂冷采机理。 本文针对上述问题,根据疏松砂岩稠油油藏的复杂地质特征和力学特征,在前人研究基础上,开展了岩石力学、渗流力学、流体力学和油气田开发理论等多学科综合研究,并将实验研究和理论研究相结合,理论研究与实际应用相结合,建立了一套完整的疏松砂岩稠油油藏出砂冷采机理。在疏松砂岩稠油油藏力学特征、储层破坏和出砂临界条件研究基础上,在开展了蚯蚓洞机理形成实验、泡沫油气驱提高采率实验和垂直井筒中砂和砂团沉降规律实验,并以此为基础建立了蚯蚓洞网络分布模型、储层性质变化评价模型、表皮系数和产量预测模型,建立了泡沫油溶解气驱机理及采收率预测的经验模型,建立了泡沫油渗流动和泡沫油携砂流动的渗流方程,建立了砂粒在井筒中沉降速度预测模型及携砂生产的安全产量预测方法,制定了出砂冷采筛选标准,为出砂冷采技术在国内的推广应用提供了重要理论和指导依据。 通过深入细致的研究,取得的主要成果有: 1、通过对大量疏松砂岩稠油油藏地质资料及冷采资料综合分析、对比,从而对此类油藏的地质特征、原油性质、渗流规律及出砂冷采动态特征有了深入认识。 2、在借鉴国内外公开发表的文献资料基础上,从岩石受力分析入手,建立了出砂冷采的力学基础,研究了疏松砂岩稠油油藏的力学特征、应力-应变特征和破坏特征,认为疏松砂岩与土壤相似,是一种内聚力极低的摩擦材料;研究了疏松砂岩的内聚力与油藏深度之间的关系,建立了内聚力随油藏深度增加而增大的经验关系式,可用于估算不同深度疏松砂岩的内聚力。岩石发生塑性变形后,孔隙度增大,渗透率提高;同时,内聚力不会完全丧失,而是由一个较小的残余内聚力使之保持一定的完整性,因此,在分析塑性区力