稠油出砂冷采过程中出砂量的确定-论文.pdf

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1、第l6卷第4期重庆科技学院学报(自然科学版)2014年8月稠油出砂冷采过程中出砂量的确定刘彦成李云鹏蒋曙鸿张彩旗张雷江聪(1．中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院，天津300452；2．中海油研究总院，北京100027)摘要：在生产实践中，并非出砂量越高越好。针对CHOPS技术“合理出砂量”这一核心问题进行理论推导，计算出CHOPS过程中的合理出砂量。关键词：稠油出砂；冷采；出砂量；质量守恒中图分类号：TE345文献标识码：A文章编号：1673—1980(2014)04—0043—03稠油出砂冷采(CHOPS)是被实践证明了的一Ps一固体密度，kg／m。种高效开

2、采稠油新技术，其技术的关键是出砂增加为了使稠油能顺利地携带出井筒内的砂粒，井了地层的渗透率和孔隙度，从而增大了稠油在地层筒内含砂流体的临界流速必须大于砂粒在稠油流体中的流动性。然而大量出砂导致地层堵塞严重、井中的沉降速度，井筒内携砂流体的临界流量应满足筒摩擦加大、管壁腐蚀加剧、地面的处理成本增加以式(2)：及环境污染严峻等一系列生产问题。因此在实际的生产过程中，并非出砂量越高越好，而是必然存在一Q：0．27／．Re．1T(2)pl个合理的出砂量数值。为此本文针对CHOPS技术式中：Q一井筒携砂的临界流量，In／s；“合理出砂量”这一核心问题进行理论推导，计算得R一井筒半径，m。到C

3、HOPS过程中的合理出砂量，这对于做好稠油油艾伦公式中的雷诺数取固体雷诺数，计算井的生产管理工作和科学开发稠油油藏有着十分重公式：要的现实意义。尺e：×10一(31l1基本理论式中：一流体黏度，mPa·s。若以射孔眼处不积累砂粒的状态作为平衡点，1．2地层内的平衡流动则稠油出砂冷采过程可以划分为地层内的平衡流动稠油出砂冷采技术主要基于放大生产压差激励和井筒内的平衡流动两大部分。地层内出砂，通过出砂形成蚯蚓洞，增大原油的渗流1．1井简内的平衡流动通道，最终增加原油的流动能力实现高产的目的。基于艾伦(Allen)沉降公式』，计算井筒内砂粒为此本文从生产压差和蚯蚓洞渗流两方面阐述层内平衡

4、的条件：的平衡情况。————————————————————一(1)生产压差的确定。地层压力是油田开发过Ut：0．27／．尺e(1)p程中的核心问题，而合理的生产压差是科学开发油式中：／Zt一固体在流体中的沉降速度，m／s；田的关键。jIGMenk等人在防砂实践中推导出油一固体颗粒的雷诺数，无因次；井出砂的最低流动压力，为指导稠油出砂冷采技术d一固体颗粒的当量直径，m；中启动砂粒运移的合理生产压差提供了依据，其计g一重力加速度，取9．81m／s；算公式如下j：Pl一液体密度，kg／m；收稿日期：2013—09—23基金项目：国家科技重大专项“海上油田丛式井网整体加密油藏工程技术示范

5、”(2008ZX05057—003)作者简介：刘彦成(1985一)，男，陕西榆林人，硕士，研究方向为海上稠油开发。·43·刘彦成，等：稠油出砂冷采过程中出砂量的确定Pmin≤pg[3Hcos~(一)一c(4)地层其流动规律假设为管流；式中：P一地层出砂的最大油井井底流压，MPa；llp一岩石密度，kg／m。；／3一岩石导压系数，1／MPa；I一g一重力加速度，取9．8m／s；(h1炮眼处砂堵现象(c)井筒携砂一产层厚度，m；图1出砂流动过程示意图6一地层倾角，(。)；肛一岩石泊松比，无量纲；(3)以炮眼为求解节点，且炮眼不发生砂堵时，一岩石颗粒摩察系数，无量纲；则有流进节点和流出节

6、点的砂量平衡，其中每个炮c一岩石颗粒的内聚力，MPa。眼的临界流速为，射开层段内的携砂量为q；在实际生产中保持井底流压小于P⋯，从而保(4)以井筒为求节点时，且井筒不会发生砂粒证持续出砂以增加地层原油的流动性。沉降而堵塞，则设井筒可以提供携砂液的排量最大(2)蚯蚓洞渗流简化。稠油出砂冷采过程中形为Qk。成大量的蚯蚓洞，本文从渗流和管流的耦合角度出q：．(8)发，假设蚯蚓洞内的流动是管流形式，根据哈根一泊肃叶定律均计算。Qk=HP·SD·qk(9)单个蚯蚓洞流量公式：式中：一炮眼中液体的临界流速，m／s；Q=APrrD4(5)qk一炮眼中液体的临界流量，in／s；Q一流入炮眼的临界流

7、量，in／s；Ⅳ个蚯蚓洞流量公式：D。一射孔炮眼直径，in；NQ=ⅣAP,rrD4(6)一射孔总厚度，Ill；S一射孔密度，：fL／m。混砂液的黏度计算公式』：基于上述出砂平衡原理和基本理论假设，要使==1+2．5c+10．05c+。得地层、炮眼、井筒处不发生堵塞现象，则必须满足0．0027exp(16．6c)(7)如下条件：式中：Q一含砂稠油在蚯蚓洞内的流量，m／s；NQ。≤Q≤Q(10)△P一生产压差，MPa；其临界条件是：D一蚯蚓洞半径，m；NQ。=Qk=Q(1