一种高产气井防砂方式及精度优选的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A method of sand control and precision optimization for high production gas wells

The invention discloses a sand control method and precision optimization method for high-yield gas well: according to the distribution law of formation sand particle size, the simulated formation sand is arranged, after the screen is prepared, it is placed on the outlet side of the experimental cylinder body, and the experimental cylinder body is filled with the simulated formation sand; the air inlet of the experimental cylinder body is connected with the high-pressure gas cylinder group and the high-pressure air compression pump in series, the outlet is connected with the sand connector, the rear is connected with the gas flowmeter, and the inlet is connected with the sand connector According to the laboratory test intensity, the actual gas production of the field is obtained; the permeability change and sand concentration of different precision screen are evaluated, so as to optimize the sand control precision of the formation. The invention can truly and effectively simulate the comprehensive influence of factors such as gas production, gravel packing thickness, gravel precision and screen pipe material on the sand control effect, so as to optimize the sand control method and precision of high-yield gas field, improve the sand control evaluation system of oil and gas field, guide the field operation, and is mainly used for the sand control process design of high-yield gas well.

【技术实现步骤摘要】
一种高产气井防砂方式及精度优选的方法
本专利技术属于疏松砂岩油气田开发中的防砂
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种高产气井防砂方式及精度优选的方法，即一种高产气田出砂室内模拟实验方法，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。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术高产气井防砂方式及精度优选的方法，包括以下步骤：第一步：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；第二步：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；第三步：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。按照地层砂粒度分布规律配置模拟地层砂，具体过程如下：(1)通过筛析法得到地层砂分布曲线，按照气田防砂要求选择相应的地层砂分布曲线；(2)对已有的各级精度的人工砂样进行筛析，确定各人工砂样粒度分布区间含量；(3)采用积分累加的配置法，以选定的地层砂分布曲线为标准，从粗质到细质组分，逐级配置，从而确定各级精度人工砂样的百分含量，然后混合各级精度人工砂样，搅拌均匀；(4)对配置后的砂样进行筛析，得到的粒度分析曲线与地层砂粒度曲线进行对比，若两条曲线吻合度在90％以下，则重复上述步骤(2)、(3)，直到两条曲线吻合度在90％以上为止。筛网准备后放在实验筒体内出口侧，具体过程如下：(1)选择已知精度的筛网，直径95mm，厚度6mm，放置在耐压等级为35MPa的金属实验筒体内出口侧，用“O”圈进行密封，并上扣拧紧固定；(2)根据配置的地层砂，称取2.5Kg，填充到金属实验筒体，压实；(3)在实验筒体进口、出口分别安装实验筒上釜盖、实验筒下釜盖，并拧紧密封。实验筒体进气口串连连接高压气瓶组和高压空气压缩泵，具体过程如下：(1)将最高出气量在400m3/min的高压空气压缩泵的出口与高压气瓶组进口连接，高压气瓶组出口串连连接调压阀、气控阀，并连接到金属实验筒体进气口；(2)金属实验筒体设三个测压点，分别为实验筒体压力测压点、筛网上部测压点、筛网下部测压点，分别用于测定筒内压力、筛网上部压力、筛网下部压力；(3)压力数据由三个量程为10MPa的电子压力计测定，集成于一个压力传感箱内，传输到电脑端，实时记录压力数据。出口连接接砂器，具体过程如下：(1)整个接砂器外部是接砂筒，内部由粗孔挡砂筛板、细孔挡砂筛板和中速定性滤纸组成，组装前分别测定粗孔挡砂筛板、细孔挡砂筛板和滤纸的质量并记录；(2)将滤纸置于粗孔挡砂筛板和细孔挡砂筛板中间，并将滤纸润湿，置于接砂筒内部，用密封胶密封；(3)将接砂器与实验筒体出口侧连接拧紧；(4)实验过程中，携砂气体流经接砂器时，砂子会吸附在滤纸、粗孔挡砂筛板、细孔挡砂筛板内；实验结束后，测量滤纸、粗孔挡砂筛板、细孔挡砂筛板的质量。粗孔挡砂筛板、细孔挡砂筛板和滤纸前后质量之差即为实验出砂量。接砂器出口连接气体流量计，具体过程如下：(1)气体流量计为电子流量计，可实时记录并传输流量数据，将流量数据传输至电脑端；(2)气体流量计进气口连接接砂器出口，出气口直接放空，经过接砂器过滤后的高速气流流经流量计后直接放空。所述高压空气压缩泵提供高达60m3/h的稳定气体流速，实验持续时间长达2h。根据室内实验强度得到现场油田实际产气量，计算公式如下：AP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高产气井防砂方式及精度优选的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步：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；/n第二步：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；/n第三步：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。/n

【技术特征摘要】
1.一种高产气井防砂方式及精度优选的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：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；
第二步：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；
第三步：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。


2.根据权利要求1所述的高产气井防砂方式及精度优选的方法，其特征在于，按照地层砂粒度分布规律配置模拟地层砂，具体过程如下：
(1)通过筛析法得到地层砂分布曲线，按照气田防砂要求选择相应的地层砂分布曲线；
(2)对已有的各级精度的人工砂样进行筛析，确定各人工砂样粒度分布区间含量；
(3)采用积分累加的配置法，以选定的地层砂分布曲线为标准，从粗质到细质组分，逐级配置，从而确定各级精度人工砂样的百分含量，然后混合各级精度人工砂样，搅拌均匀；
(4)对配置后的砂样进行筛析，得到的粒度分析曲线与地层砂粒度曲线进行对比，若两条曲线吻合度在90％以下，则重复上述步骤(2)、(3)，直到两条曲线吻合度在90％以上为止。


3.根据权利要求1所述的高产气井防砂方式及精度优选的方法，其特征在于，筛网准备后放在实验筒体内出口侧，具体过程如下：
(1)选择已知精度的筛网，直径95mm，厚度6mm，放置在耐压等级为35MPa的金属实验筒体内出口侧，用“O”圈进行密封，并上扣拧紧固定；
(2)根据配置的地层砂，称取2.5Kg，填充到金属实验筒体，压实；
(3)在实验筒体进口、出口分别安装实验筒上釜盖、实验筒下釜盖，并拧紧密封。


4.根据权利要求1所述的高产气井防砂方式及精度优选的方法，其特征在于，实验筒体进气口串连连接高压气瓶组和高压空气压缩泵，具体过程如下：
(1)将最高出气量在400m3/min的高压空气压缩泵的出口与高压气瓶组进口连接，高压气瓶组出口串连连接调压阀、气控阀，并连接到金属实验筒体进气口；
(2)金属实验筒体设三个测压点，分别为实验筒体压力测压点、筛网上部测压点、筛网下部测压点，分别用于测定筒内压力、筛网上部压力、筛网下部压力；
(3)压力数据由三个量程为10MPa的电子压力计测定，集成于一个压力传感箱内，传输到电脑端，实时记录压力数据。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓晗，孟召兰，邢洪宪，张亮，刘玉飞，蒋东雷，王尧，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11