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疏松砂岩油藏防砂增产一体化技术研究

作　者: 齐宁
导　师: 张琪
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气田开发工程
关键词: 疏松砂岩油气藏纤维复合体防砂细粉砂热采井防砂
分类号: TE358.1
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

油气井出砂是疏松砂岩油气藏开采的主要矛盾,传统的防砂技术在防砂的同时影响了油气井产能,并且防细粉砂的效果也不理想。纤维复合防砂技术正是针对疏松砂岩油气藏防细粉砂而提出的一项新技术,是建立在“解、稳、固、防、增、保”新的防砂理论基础之上的,具有增产及防止地层出砂的双重效果。基于孤岛油田、涩北气田两类典型疏松砂岩油气藏的出砂因素分析,全面对比分析油气井的出砂影响因素,借助于涩北气田岩心出砂影响规律的实验数据进行灰色关联分析,从中找出了类似涩北气田复杂状况的疏松砂岩气藏的主要影响因素,并针对出粉细砂严重、泥质含量高、防砂有效期短等难题提出了纤维复合防砂技术及其防砂机理。从纤维增强树脂涂敷砂强度的机理入手,进行单根纤维的拉、压应力力学分析,构建单纤维微元体的力学模型,分析短纤维受力的影响因素,采用半经验法确定单向平行短纤维增强复合砂体的工程常数,对理论预测公式进行修正,并引入纤维分布方位因子,最终建立随机取向短纤维增强砂体的强度预测模型。针对纤维复合防砂技术施工工艺的特点,以油气井防砂前的流入动态为基础,分别建立高压充填以及端部脱砂压裂充填纤维复合防砂后油气井的流入动态预测模型,并进行了纤维复合防砂井的产能评价。苛刻井下条件的防砂问题要求纤维复合体具有更好的强度等力学性能,基于此提出纳米材料改善纤维复合防砂技术,优选出了纳米材料改善防砂体的方法,采用超声波分散溶液共混法制备纳米粒子纤维复合防砂体,并借助红外、扫描电镜等实验手段分析了纳米材料改善纤维复合防砂体的机理;为改善用于常规井况的纤维复合防砂技术,使之解决稠油热采井及低温油气井等复杂井况下的防细粉砂问题,配套发展了复杂井况下纤维复合防砂技术,包括稠油热采井纤维防砂技术和低温固砂剂纤维复合防砂技术。纤维复合防砂技术已在胜利油田孤岛、现河采油厂以及青海涩北气田、新疆油田应用28口井,纤维复合防砂施工方便,可操作性强,防砂效果明显,在油水井进行了5口井的高压充填纤维复合防砂作业,投入产出比1:4.5;在涩北气田进行了23口井的端部脱砂压裂纤维复合防砂作业,防砂后产气量平均增加到2.15倍,投入产出比达到1:17以上,延长了防砂有效期,为疏松粉细砂岩油气藏的高效开发提供了有力的技术支持。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-7
创新点摘要  7-11
第1章引言  11-14
第2章疏松砂岩油气藏出砂因素分析  14-30
  2.1 孤岛疏松砂岩油藏出砂因素分析  14-17
    2.1.1 地质因素  15-16
    2.1.2 开采因素  16-17
    2.1.3 其它因素  17
  2.2 涩北疏松砂岩气藏出砂因素分析  17-20
    2.2.1 涩北气藏地质特征  17-19
    2.2.2 影响出砂的开采因素  19-20
  2.3 出砂影响因素灰色关联分析方法  20-29
    2.3.1 灰色关联分析  20-21
    2.3.2 出砂因素实验分析  21-23
    2.3.3 出砂实验数据的灰色关联分析  23-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章纤维复合防砂技术及其力学分析  30-60
  3.1 纤维复合防砂技术的提出  30-31
  3.2 纤维复合防砂技术的防砂机理  31-33
    3.2.1 纤维稳砂及挡砂作用  31-32
    3.2.2 纤维复合增产机理  32-33
  3.3 纤维增强涂敷砂强度的机理  33-34
    3.3.1 纤维间距理论  33-34
    3.3.2 复合材料理论  34
  3.4 单纤维微元体的拉应力分析  34-47
    3.4.1 微元体的拉应力分析假设及力学模型的构建  34-36
    3.4.2 单纤维微元体拉应力力学模型的特例分析  36-37
    3.4.3 短纤维受拉应力时的影响因素分析  37-41
    3.4.4 单向平行短纤维增强砂体的工程常数和强度  41-44
    3.4.5 随机取向短纤维增强砂体的强度  44-46
    3.4.6 纤维复合砂体强度拉应力模型预测实例  46-47
  3.5 单纤维微元体的压应力分析  47-58
    3.5.1 微元体的压应力分析假设及其力学模型的构建  47-49
    3.5.2 单纤维微元体压应力力学模型的特例分析  49-51
    3.5.3 短纤维受压应力的影响因素分析  51-55
    3.5.4 井下条件下单向平行短纤维增强砂体的工程常数和强度  55-56
    3.5.5 受压应力时随机取向短纤维增强砂体的强度  56-57
    3.5.6 纤维复合砂体强度压应力模型预测实例  57-58
  3.6 本章小结  58-60
第4章纤维复合防砂井产能预测与评价  60-77
  4.1 高压充填防砂井产能预测  60-69
    4.1.1 高压充填防砂井各区域流动压降的计算  61-64
    4.1.2 高压充填防砂井各流动区域的表皮系数计算  64-66
    4.1.3 理论分析  66-67
    4.1.4 产能基本模型在复杂条件下的修正  67-69
  4.2 端部脱砂压裂纤维复合防砂井产能预测  69-72
    4.2.1 端部脱砂压裂纤维复合防砂井产能预测方法  70-71
    4.2.2 计算实例  71-72
  4.3 纤维复合防砂井的产能评价  72-75
    4.3.1 纤维复合防砂井产能评价方法  72-75
    4.3.2 防砂井产能预测方法  75
    4.3.3 应用实例  75
  4.4 本章小结  75-77
第5章纳米材料改善纤维复合防砂技术  77-96
  5.1 纳米材料及其特性  77-78
  5.2 纳米材料改善防砂体的方法优选  78-86
    5.2.1 实验仪器与试剂  78
    5.2.2 实验步骤  78-79
    5.2.3 实验结果与讨论  79-86
  5.3 纳米材料改善纤维复合防砂体的机理研究  86-92
    5.3.1 实验仪器与试剂  87
    5.3.2 实验步骤  87
    5.3.3 实验结果与分析  87-89
    5.3.4 实验现象分析  89
    5.3.5 微观机理分析  89-92
  5.4 纳米粒子改善纤维复合防砂体的室内研究  92-94
    5.4.1 纳米粒子改善纤维复合砂体抗压强度的测定  93-94
    5.4.2 纳米粒子纤维复合防砂体渗透率的测定  94
  5.5 本章小结  94-96
第6章复杂井况下纤维复合防砂技术  96-107
  6.1 稠油热采井纤维防砂技术  96-103
    6.1.1 稠油热采井的出砂机理  96-97
    6.1.2 高温树脂复合纤维防砂技术  97-103
  6.2 低温固砂剂纤维复合防砂技术  103-105
    6.2.1 低温树脂涂敷砂的制备  103-104
    6.2.2 低温树脂涂敷砂体系的配方优化  104
    6.2.3 低温纤维复合防砂体的性能评价  104-105
  6.3 本章小结  105-107
第7章纤维复合防砂工艺设计及矿场应用实例  107-120
  7.1 纤维复合防砂工艺  107-113
    7.1.1 适用范围与选井原则  107
    7.1.2 纤维复合防砂目的  107
    7.1.3 纤维复合防砂设计原则  107-108
    7.1.4 纤维复合防砂工艺设计  108-113
  7.2 纤维复合防砂的现场试验  113-119
    7.2.1 施工前综合评价和井层选择及施工方案设计  113
    7.2.2 试验情况  113-119
  7.3 本章小结  119-120
第8章结论与建议  120-122
参考文献  122-126
致谢  126-127
个人简历、在学期间的研究成果  127-128

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