泡沫吞吐排砂解堵實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)及排砂效果*

張珈銘 吳曉東 韓國(guó)慶 李華昌 史舒哲 鄭磊

中國(guó)石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

近幾年來(lái)，針對(duì)近井地層的堵塞問(wèn)題，提出了一種泡沫吞吐排砂解堵物理技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)后，可以通過(guò)解除近井地層傷害來(lái)提高油井的產(chǎn)能，增產(chǎn)效果明顯。但因?qū)υ摷夹g(shù)的研究手段較少，因此設(shè)計(jì)了一套可用于研究泡沫吞吐排砂解堵技術(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置可模擬油藏的壓縮性及井筒的儲(chǔ)集作用，并可使泡沫混合均勻。

泡沫吞吐；排砂；解堵；實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

油氣田在開發(fā)過(guò)程中，油層常由于各種因素而受到不同程度的傷害，具體表現(xiàn)為表皮系數(shù)增大、油氣井產(chǎn)量降低或注入井注液困難等。造成近井地帶的傷害主要包括產(chǎn)層的自身傷害、流體的傷害、固體顆粒對(duì)孔隙吼道的堵塞及機(jī)械傷害等。近幾年來(lái)，針對(duì)近井地層的堵塞問(wèn)題，提出了一種泡沫吞吐排砂解堵物理技術(shù)。由于泡沫吞吐排砂解堵技術(shù)應(yīng)用時(shí)期較短、缺乏有針對(duì)性的研究手段，對(duì)此技術(shù)認(rèn)識(shí)較少。因此需設(shè)計(jì)一套完整的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備及方法來(lái)指導(dǎo)礦場(chǎng)實(shí)踐[1-2]。

1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

勝利油田應(yīng)用泡沫吞吐排砂解堵技術(shù)較早，且取得了令人滿意的效果。例如，C104220井于2005年2月轉(zhuǎn)周期注氣，至2005年10月供注不足。探砂面施工后判斷近井地帶發(fā)生堵塞。2005年10月6日拔繞后采用普通混氣水施工，施工后沒(méi)有效果。2005年10月12日改用泡沫吞吐排砂解堵工藝，施工后攜帶出細(xì)粉砂0.2m3，沖返砂0.5m3。2005年11月注氣后正常生產(chǎn)213天，平均日產(chǎn)液4.69 t，油氣比1.17，取得了理想的解堵效果。再如，C108井于1994年11月開始試油，先后經(jīng)3次壓裂防砂注氣，均因產(chǎn)液量低不能正常生產(chǎn)。于2006年11月采用泡沫吞吐排砂解堵工藝結(jié)合高壓充填防砂工藝，注氣后正常生產(chǎn)，累積產(chǎn)油365 t，累積產(chǎn)液731 t，平均日產(chǎn)油4.35 t。又如，C429斜315井為稠油井，因近井地帶稠油膠結(jié)地層砂形成堵塞，2005年10月13日采用注入降黏劑，降低近井地帶稠油黏度。該井采用泡沫吞吐排砂解堵工藝，返排出大量泥砂，有效地解除了近井地帶的堵塞，開井生產(chǎn)后日產(chǎn)油6 t，增油4 t。

2 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

前人針對(duì)泡沫吞吐排砂解堵技術(shù)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究主要存在以下問(wèn)題：①利用填砂管模擬近井地帶，不能客觀地反映真實(shí)儲(chǔ)層，而且由于填砂管尺寸較小，不能很好地體現(xiàn)油藏的壓縮性；②將起泡劑、氮?dú)夂退诹ㄩy里混合，并不能混合得十分均勻，有可能出現(xiàn)段塞；③填砂管的出口端即為放噴口，忽略了在井筒中的流動(dòng)特性，因而不能完整模擬從注入到放噴返排的整個(gè)流程。針對(duì)存在的問(wèn)題設(shè)計(jì)了泡沫吞吐排砂解堵實(shí)驗(yàn)裝置，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 泡沫吞吐排砂裝置

泡沫吞吐排砂解堵實(shí)驗(yàn)裝置包括：巖心夾持器（模擬近井地帶）、第一填砂管（模擬井筒緩沖空間）、第二填砂管（模擬井筒）、第三填砂管（模擬油藏緩沖空間）。巖心夾持器內(nèi)設(shè)置用于模擬油藏的人造巖心，巖心夾持器一端與模擬井筒的第二填砂管的側(cè)壁連通；第二填砂管的側(cè)壁連通一個(gè)用以模擬井筒緩沖空間的第一填砂管；第一填砂管與第二填砂管端設(shè)有壓力傳感器，另一端設(shè)有與大氣導(dǎo)通的閥門；第二填砂管的入口端與磁攪拌泡沫發(fā)生裝置的出口腔室連通；第二填砂管的入口端還設(shè)有第一壓力傳感器，第二填砂管的出口端設(shè)有第三壓力傳感器；磁攪拌泡沫發(fā)生裝置的入口腔室與氮?dú)馄窟B通，出口腔室與大氣導(dǎo)通；巖心夾持器一端設(shè)有壓力傳感器；巖心夾持器的另一端與用于模擬油藏緩沖空間的第三填砂管連通；第三填砂管的另一端與大氣導(dǎo)通；各壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集裝置連接。

圖2 磁攪拌泡沫發(fā)生裝置

（1）油藏和井筒緩沖空間。為了體現(xiàn)在泡沫吞吐排砂解堵過(guò)程中，油藏的壓縮性、井筒的儲(chǔ)集作用，特別設(shè)計(jì)了井筒緩沖容器和油藏緩沖容器。

（2）泡沫制備方式。為了使制備的泡沫均勻，設(shè)計(jì)了磁攪拌泡沫發(fā)生裝置。在磁攪拌泡沫發(fā)生裝置下方安裝電機(jī)，電機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)葉輪勻速攪動(dòng)，使中間容器里的泡沫制備均勻。

（3）出砂巖心的制備方式。通過(guò)預(yù)埋細(xì)粉砂來(lái)模擬含游離砂的巖心，為研究出砂地層和砂堵的地層提供首要條件。

3 結(jié)論

（1）泡沫吞吐排砂解堵技術(shù)可解除近井地帶傷害，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果較好，提高了油井的產(chǎn)量。

（2）泡沫吞吐排砂解堵實(shí)驗(yàn)裝置可模擬油藏的壓縮性及井筒的儲(chǔ)集作用，并可使泡沫混合均勻。

[1]劉婧，楊世海，曹建達(dá)．復(fù)合解堵技術(shù)在朝陽(yáng)溝油田的應(yīng)用[J]．油氣田地面工程，2001，20（3）：25-26.

[2]劉雪峰，穆芫，王帥，等．應(yīng)用人造巖心測(cè)定入井流體膨脹率[J]．油氣田地面工程，2007，26（9）：1-2.

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（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.019

張珈銘：中國(guó)石油大學(xué)（北京）博士研究生，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)工程。

基金論文：本課題得到了國(guó)家留學(xué)基金和加拿大CMG基金會(huì)項(xiàng)目“Indust r ial Research Chair in Non-Convent ional Reservoirs Modeling”(1602316)的資助。