[发明专利]一种高产气井防砂方式及精度优选的方法

说明书

本发明公开了一种高产气井防砂方式及精度优选的方法：按照地层砂粒度分布规律配置模拟地层砂，筛网准备后放在实验筒体内出口侧，实验筒体填充模拟地层砂；实验筒体进气口串连连接高压气瓶组和高压空气压缩泵，出口连接接砂器，后部连接气体流量计，进行筛网出砂模拟评价实验，根据室内实验强度得到现场油田实际产气量；评价不同精度的筛网渗透率变化及出砂浓度，从而优选地层防砂精度。本发明可真实有效的模拟产气量、砾石充填厚度、砾石精度及筛管管材等因素对防砂效果的综合影响，从而对高产气田防砂方式和精度进行优选，完善油气田防砂评价体系，指导现场作业，主要用于对高产气井进行防砂工艺设计。

技术领域

本发明属于疏松砂岩油气田开发中的防砂技术领域，更具体的说，是涉及一种高产气井防砂方式及精度优选的方法。

背景技术

目前，出砂严重影响着疏松砂岩油气藏的开采，防砂已成为疏松砂岩油气藏开采过程中的主要研究课题之一。而深水气田岩石胶结疏松易出砂，高速流动的气体携砂能力强，特别是细粉砂颗粒。因此防砂过程中，对筛管的要求增高，导致防砂难度大。目前针对常规油气田防砂方式的优选，主要是利用防砂图版进行优化设计，常用的防砂方式为优质筛管独立防砂和砾石充填。防砂精度的优选，主要是利用Saucier、Tiffin以及Johnson方法，而Saucier方法是目前常用的防砂设计方法。该方法是利用驱替实验得出驱替后的砾石层渗透率与砾石粒度中值/地层砂粒度中值的关系后，得出选择原则：

D₅₀＝(5～6)d₅₀

式中，D₅₀为砾石粒度中值，单位为μm，d₅₀为地层砂粒度中值，单位为μm。

但该原则主要针对常规油藏。防砂的可靠性及产能是目前防砂设计的矛盾问题，需要找到合理的挡砂精度来平衡防砂可靠性与产能。对于高产气田，若设计结果过于宽松，难以保证防砂有效性；若设计结果过于保守，则不利于产能释放，需要进行出砂模拟实验，对不同精度的筛管挡砂效果进行评价。

由于气体对于固相颗粒携带能力比原油弱，相较于油井出砂情况，气井出砂是一个长期缓慢的过程。但气井达到临界出砂速度后，气流中的细粉砂组分将会增加气体比重，使得气井出砂将随产量的递增而急速增大。因此在室内实验进行模拟时，为更详细的评价防砂效果，需要采用放大气体流速、增加实验时长等措施，真实模拟实际气田出砂过程。

石油大学(北京)针对海上疏松砂岩适度防砂进行了挡砂精度的实验研究，主要采用自主研发的全尺寸气井防砂模拟装置，进行出砂模拟试验优选适用于深水气田的完井防砂方式。通过空气压缩泵进入高压釜体，由分流网将气体先后流经地层砂、环空(或砾石充填层)，以及防砂管，最后经排气口排出。测定出砂量、流量随时间的变化关系以及地层砂和防砂管内外的压降差。评价指标为产能及出砂量，出砂量根据实验收集的产出砂计算含砂比，产能使用米采气指数进行对比评价。该方法能够模拟高速流体气体，但实验过程相对复杂，评价时间较长，且每次填砂量较多，导致实验过程繁琐，可重复性不高。西南石油大学采用实际的地层岩心，通过室内出砂模拟实验装置进行挡砂精度优化实验。该实验装置主要利用氮气瓶的气体，流经岩心夹持器，直径为50.8mm，夹持器填充模拟地层砂，夹持器底部放置防砂筛片，最终气体由出气口排出。评价指标主要是出砂量以及筛网附加压降。该实验方法过程简单，可重复性强，但氮气瓶的气体流量往往难以满足高产气田的实际流体流速要求，且无法保持长时间稳定的流量，因此无法准确有效的模拟地层真实情况。石油大学(华东)使用自行研制开发的挡砂介质性能评价径向流驱替试验装置，对防砂精度进行了相关实验。实验采用筛管短节，流体携带地层砂从模拟套管射孔孔眼的入流口径向流图并冲击驱替筛管，以稳定的含砂率长时间驱替，同时测量挡砂筛管短节内外驱替流量和压差以及过砂量和最大过砂粒径。最终评价筛管整体渗透性变化及出砂量。该方法能够对筛管精度进行优选，但由于实验设备的整体设计，导致气体流速最大为15m³/h，驱替时长为30min左右，难以满足现场实际的要求。

发明内容