适度出砂携砂采油技术探析

砂岩油藏中出砂是不可避免的,出砂携砂采油可防粗砂出细砂,本文论述了出砂携砂采油生产方式的优点,调研了砂粒在井筒中的运移规律,给出颗粒在井筒中沉降速度的理论计算式,阐述了砂粒沉降速度与携砂最小速度之间的关系,得出了井筒最小携砂速度的确定需要借助室内实验对经验公式进行验证的结论。

一种薄互层条件下致密砂体展布地震综合预测的策略

松辽盆地北部上白垩统高台子油层发育典型的致密砂岩储层,属于三角洲前缘沉积环境,该套地层从上至下有三套主力砂层组,每套砂层组均为砂泥岩薄互层,单层砂岩厚度超薄,一般为2 m~3 m。寻找区域内砂体比高的砂层组并刻画砂组内部单砂体空间分布是致密油勘探开发的关键所在。而常规属性分析及地震反演储层预测效果差、精度低,为此提出了针对性的地震综合预测策略,除地震资料保真高分辨率处理和岩石物理分析外,主要包括砂层组级的多属性融合砂地比预测技术以及单砂体级的相控地质统计学反演技术。具体工作流程为:第一在地震属性归一化基础上,利用聚类分析方法将地震属性划分为三大类,每类挑选相关性最高的地震属性进行多元线性拟合,建立砂层组级的多属性融合砂地比预测模型;第二利用统计分析手段建立井点先验信息与砂地比对应关系,建立砂地比先验信息约束的单砂体级的相控地质统计学反演方法。松辽盆地北部某区块应用实例表明,综合预测策略在评价砂层组级的砂体发育情况、刻画砂层组内部薄砂体空间展布方面取得较好的效果,指导了水平井井组的部署方案优化设计。

鄂尔多斯盆地中北部S井区盒8下亚段砂体刻画

中二叠统下石盒子组盒8段是鄂尔多斯盆地中北部S井区的主力产气层位。由于产量最高的盒8下亚段储层物性差、非均质性强,加之砂体连续性和连通性不明确,已影响到S井区盒8下亚段储层精细评价和储量复算工作的开展。在前人研究成果的基础上,通过短期基准面旋回层序划分、测井砂体形态识别、单井控砂微相分析、连井砂体接触关系剖面分析和平面砂体厚度图编制等方法的结合,对研究区砂体进行刻画。研究结果表明:研究区盒8下亚段砂体主要分布于基准面上升半旋回的中、下部和完整的基准面旋回顶部;测井砂体形态以箱形和钟形为主;心滩和河道充填为主要控砂微相类型,切叠式的砂体垂向叠置、侧切式和替代式的砂体侧向接触显著提高了砂体的连通程度;盒8下亚段1小层、盒8下亚段2小层平面上砂体发育,微相控砂明显,砂带宽度5~8 km,砂体厚度集中在0~16 m,盒8下亚段1小层平均砂体厚度为9.2 m,盒8下亚段2小层平均砂体厚度为7.4 m。以上研究成果为持续开展储层精细评价和储量复算工作提供重要地质依据。

冷冻砂型数控加工气动辅助精确排砂方法

在冷冻砂型数控(Computerized numerical control,CNC)加工过程中,有效排出切削砂坯产生的砂粒是确保砂型成形质量的关键技术之一。本文基于计算流体力学方法,对环绕阵列式射流喷吹的排砂方式进行了数值模拟,分析了射流流量、靶距、俯角和口径对型腔周围流场的影响。设计数控加工正交实验并对排砂率进行了极差分析,验证了仿真的结果。研究表明,环绕阵列式高速射流在刀具柱面和型腔壁面上会形成稳定贴附,输送砂粒的主要区域为射流在型腔壁面形成的“排砂区”。仿真与实验结果均表明最佳排砂工艺参数为射流流量30 L/min、靶距45 mm、俯角65°和口径2 mm,其中射流流量的影响最为显著,其次是射流喷嘴口径、俯角和靶距。本文结果可为排砂装置及工艺参数优化提供指导。

硅砂、陶粒砂和宝珠砂铸造工艺性能研究

研究了鄂尔多斯硅砂、通辽硅砂、海南海砂、陶粒砂和宝珠砂的形貌,用其做原砂的碱酚醛树脂砂的抗拉强度,原砂抗机械破碎和粉化能力等。结果表明:鄂尔多斯硅砂形貌最差,呈尖角、片状;通辽砂、海砂较好,呈圆形、多角形;陶粒砂和宝珠砂最好,呈圆形。型砂24 h时抗拉强度,鄂尔多斯硅砂最低,只有0.277 MPa;通辽硅砂和海砂较高,接近0.6 MPa;宝珠砂最高,接近0.9 MPa;陶粒砂为0.667 MPa,高于硅砂,低于宝珠砂。经机械搅拌破碎试验得出:鄂尔多斯硅砂强度较低,抗破碎能力最差,易破碎粉化,粉尘含量由0.03%提高到0.812%;通辽硅砂和海砂强度都较好,粉化较轻,粉尘含量由0.016%提高到0.32%;陶粒砂强度也较好,粉化较少,粉尘含量由0提高到0.195%;宝珠砂破碎和粉化率极低,粉尘含量基本无变化。

水分加入量对粘土湿型砂性能的影响

介绍了在混砂过程中水分对湿型粘土砂性能影响的试验方法:(1)通过采用不同含水量的回用砂,研究回用砂水分对型砂性能的影响;(2)通过采用不同的混砂水分加入量方案,研究水分加入量对型砂性能的影响。结果表明:(1)型砂各性能均随回用砂水分和混砂时间的不同而变化,也会随着混砂时水分加入量的不同而改变;(2)使用水分在1.8%的回用砂进行混砂,各性能指标达到峰值所需的混砂时间最短,混砂消耗的动能最少,混砂效率更高,更利于组织流水线生产。

疏松砂岩储层化学稳砂剂性能评价及抑砂机理研究

南海西部油田疏松砂岩储层自身胶结疏松易出砂,开发中后期随着含水的升高,敏感性矿物遇水膨胀、分散运移,尤其采取换大泵提液措施后,进一步加大生产压差,导致储层出砂影响油井产能。针对稳砂剂ZJ-1开展了相关实验研究,结果表明该体系具有较好抑砂性能:砂样经过稳砂剂处理后粒径增加幅度较大,稳砂剂处理后的粒径中值为空白样粒径中值的7.3倍;砂床滤失实验中,与空白样相比,稳砂剂处理后滤液澄清得多、浊度值小得多;填砂管驱替实验中,稳砂剂处理前出砂量较多,计算出砂率为3.873%,稳砂剂处理后出砂量较少,计算出砂率为0.045%,满足海上油田电泵井正产生产出砂要求。通过显微镜观察实验和扫描电镜实验,分析揭示了稳砂剂ZJ-1的抑砂机理。相关研究成果为类似储层化学防砂稳产具有重要指导意义。

砂土-混凝土接触面剪切带细观变形特征的试验研究

接触面剪切带的细观变形特征是研究结构物与土体相互作用的核心问题。为探明砂土-混凝土接触面剪切带变形特征,利用大型直剪仪开展砂土-混凝土接触面直剪试验,采用灌砂变形标记法实测砂土变形,依据标记线剪应变沿竖向的变化特征对砂土变形区域进行划分。在此基础上,研究粗糙度、法向应力和密实度对砂土-混凝土接触面剪切带细观变形特征的影响规律。研究结果表明:1)砂土可分为非剪切区、过渡区和应变集中区,应变集中区仅存在剪切面之上。2)规则型接触面的上剪切带厚度均值为33D_(50),远大于下剪切带9D_(50)和“光滑”接触面剪切带厚度20.4D_(50)。3)密实度对剪切带及其过渡区厚度的影响微弱,而粗糙度对其影响显著;法向应力、密实度对应变集中区厚度影响有限,应变集中区厚度随粗糙度的增大近似线性增大;应变集中区长度随粗糙度的增大先增大后减小,随密实度的增大近似线性增大,随法向应力增大而减小。4)随剪切位移增大,上剪切带厚度不断增大而下剪切带厚度先增大后保持基本不变,应变集中区的长度增大,但剪切位移对应变集中区厚度的影响有限。5)获得归一化剪切带厚度取值h_(t)/D_(50)与D_(50)的关系,在有限元模拟规则型结构与砂土的相互作用时,建议砂土体细化网格单元的范围不小于最大剪切带厚度37D_(50)。研究成果深化了砂土-规则型接触面剪切带变形特征的认识,可为大粗糙度、带肋桩的承载变形特性的精细化有限元模拟分析提供重要参考和依据。

基于叠覆朵体模式的厚层三角洲前缘砂体精细刻画——以大庆油田杏六中区PⅠ油层组为例

为了厘清大庆油田杏六中区PⅠ油层组厚层三角洲前缘砂体的内部结构特征,为剩余油开发提供地质支撑,文中针对按照水下分流河道模式无法精细刻画目标砂体的问题,引入叠覆朵体模式,提出六步剖析法,依据密井网资料,对目标砂体的内部结构进行了精细刻画。结果表明:1)按照叠覆朵体模式,能够较清楚地刻画目标砂体的内部结构特征。2)运用六步剖析法(即确定标志层,划分等时地层单元;进行底拉平处理,认识等时地层单元内砂体的内部结构特征;识别较大的沉积界面,区分并追踪复合朵体;在复合朵体内识别单朵体,刻画其分布;分析朵体间接触关系,确定朵体间连通性;结合生产动态资料,验证剖析结果的正确性),对目标砂体的刻画结果打破了三角洲前缘砂体呈层状结构的传统认识。3)目标砂体内部可以以进积、退积特征划分为一系列的沉积复合朵体和单朵体。按照叠覆朵体模式,运用六步剖析法对砂体内部结构的刻画结果,避免了传统的基于相带的砂体结构剖析法中跨沉积时间单元所造成的对砂体内部结构认识的偏差,为剩余油分析提供了可靠的依据。

云南涛源盆地古砂脉及其代表的古地震事件

根据野外地质调查结果和地层测年数据,分析涛源盆地上部地层中的古砂脉及其代表的古地震事件。涛源至下力农东西长7 km的范围内集中分布十余处古砂脉,砂脉及砂流堆积呈蘑菇状、伞状、囊状和歪斜的水杯状,砂流堆积规模大,分布广,暗示该区域发生过强烈的喷砂冒水事件。砂流堆积宽数米,厚数十厘米至1 m左右,最大堆积宽度和厚度分别为8 m和1.0~1.5 m;砂脉长1.0~4.5 m,直径为0.25~0.35 m,最大宽度为0.8 m。地面以下1.5~3.0 m深度普遍发育连续性较好的古土壤层,代表砂脉形成时期的地表面。这些砂脉及砂流堆积普遍赋存在古土壤层的上下部位。据古土壤层顶部和砂流堆积上覆地层底部的14C测年结果,推测形成砂脉的古地震事件时间为13030±40~12120±40 aBP,震级大于7级。程海-宾川断裂为晚第四纪强烈活动断裂,并引发此次涛源大地震。

沂河流域泥砂综合利用项目的思考与建议

合理进行泥砂综合利用既能有效保护生态环境,也能促进社会经济的发展。如何有效地进行泥砂综合利用项目的监管,一直以来是河道管理部门重点探讨的话题。沂河沂水城区段滩地整治工程泥砂资源综合利用项目是沂河流域内完成的首个泥砂综合利用项目。针对该项目沂沭河水利管理局积极做好各项监管工作,项目顺利完成,取得的经验可为其他泥砂综合利用项目提供参考和借鉴。

静停时间对长江下游蒸养疏浚砂浆特性的影响

长江下游航道疏浚产生大量疏浚砂,疏浚砂的资源化利用受到重视。利用疏浚砂部分取代机制砂制备砂浆,研究不同静停时间对疏浚砂砂浆特性的影响,测试不同龄期的抗压强度,通过X射线衍射、扫描电镜、压汞技术,分析不同静停时间、不同疏浚砂取代率砂浆的微观特性。结果表明:随着静停时间的增加,90 d抗压强度逐渐增加,抗渗性能得到明显改善;掺入疏浚砂使得砂浆的抗压强度有所提高,且随疏浚砂取代率的增加先增大后减小;疏浚砂砂浆的抗压强度与疏浚砂取代率有较大关系,其影响程度与静停时间有关,疏浚砂对低静停时间有较突出的增强效果;疏浚砂有效改善了由蒸养造成的孔结构粗化和孔隙增大等问题,适宜的疏浚砂取代率对蒸养砂浆性能的改善效果明显。

斜井段冲砂砂粒沉降规律及影响因素仿真分析

针对斜井段砂粒沉降的问题,建立了砂粒两相流动数值模型,并结合现场井眼参数,将模型简化,建立了冲砂管柱与井筒在斜井段的环空流体仿真模型;研究了斜井段砂粒沉降的规律,分析了排量、冲砂液黏度、砂粒大小、冲砂液密度、井斜角等因素对砂粒沉降的影响,并结合多个影响因素进行正交试验。研究结果表明:在斜井段冲砂过程中环空宽间隙处砂粒平稳运移,主要以层流方式上返运动;环空窄间隙处砂粒主要以翻滚、迂回、跃移的形式进行运动,砂粒运移速度明显滞后于环空宽间隙处,且部分砂粒会聚集、回旋并沉积,主要沉积在斜井段末尾接近水平段处;各影响因素中,砂粒粒径及冲砂液黏度对携砂效果影响最大,冲砂液排量影响次之,冲砂液密度对携砂效果的影响较小。综合试验结果,建议现场作业冲砂液排量选取为800 L/min左右,所使用的冲砂液黏度为35~45 mPa·s,推荐胍胶液质量分数为0.1%~0.3%。研究结果可为水平井安全高效作业提供一定的指导。

立式砂仓连续高浓度稳定放砂工作模式的最佳储砂高度

针对传统立式砂仓工作模式充填效率慢,放砂浓度低且不稳定的问题,提出一种连续高浓度稳定放砂的工作模式,储砂高度的保持是此工作模式的关键。先通过离心试验探究了底流浓度随储砂高度变化的函数关系,再通过静态沉降试验得到进料参数,以流体力学软件对立式砂仓储砂过程进行模拟分析,验证其函数关系的可行性,并运用动网格技术对不同储砂高度放砂过程的放砂浓度、溢流浓度和砂面高度变化进行模拟监测,综合探究最佳储砂高度,为立式砂仓连续放砂的研究提供重要参考。结果表明:数值模拟计算值与函数关系计算值没有显著性差异,底流浓度随储砂高度变化的函数关系是可行的;11.8 m为立式砂仓连续高浓度稳定放砂的最佳储砂高度。

耐高温泡沫树脂低伤害均匀固砂技术

针对常规泡沫树脂体系耐温性较差和辽河油田疏松砂岩稠油油藏化学固砂储层伤害大与有效期短的问题,以环氧树脂、酚醛树脂、疏水纳米SiO_(2)、硅烷偶联剂等为原料制得纳米改性树脂基液,然后加入固化剂、乳化剂、起泡剂、稳泡剂等添加剂制得泡沫树脂固砂体系。评价了该体系的固化温度、固砂强度、渗透性能、耐温性能和非均质多层注入性能;研发了配套的泡沫发生器,形成了耐高温泡沫树脂低伤害均匀固砂技术,并在辽河油田进行了现场应用。结果表明,泡沫树脂固砂体系的最优配方为:20%~30%树脂基液+8%~12%酚醛胺类固化剂+0.3%乳化剂OP-10+0.5%起泡剂有机硅表面活性剂+0.1%固体稳泡剂纳米SiO_(2)+0.1%聚合物稳泡剂聚乙二醇+57%~71%清水。该体系的起泡体积约为发泡前的7倍、半衰期大于20 min,可在35℃以上固化,固化后耐温可达280℃,既具有低温固化的特点,又具有耐高温的特点。在不同温度下固化的泡沫树脂固结岩心的抗压强度达到5 MPa以上,固砂强度高,满足疏松砂岩固砂强度的要求。对用0.25~0.42 mm石英砂制得的固结岩心的固砂渗透率达到4.8μm2,优于常规树脂固砂剂(1.9μm~2)。在非均质多油层中可明显防止高渗透层突进,改善固砂剂注入剖面,实现均匀固砂。现场试验取得良好的防砂效果,验证了该技术可实现均匀固砂和低伤害特性。利用泡沫树脂流体特性实现非均质多油层均匀固砂,达到了提高化学固砂效果和防砂有效期的目的。

塔里木盆地库车山前超深气井砂垢堵塞成因及靶向解除技术

塔里盆地库车山前超深气田是西气东输主力气源地,具有超高温、超高压、高矿化度、储层裂缝非均质性强等特征,气井生产过程中砂垢堵塞问题突出,据统计最高影响气田产能达800×104 m^(3)/d。为实现超深气井高效解堵,通过气水两相结垢热力学预测模型、裂缝性储层岩石力学实验、井筒内气液固流动模拟等研究,揭示了超深气井砂垢复合堵塞成因,并形成了靶向解堵复产关键技术。研究结果表明:①“高温流动压降结垢、裂缝面破裂出砂”是超深气井出砂结垢的内在机理;②结垢固化松散砂桥形成复合堵塞是气井堵塞减产的主要原因,其中靶向除垢是解堵复产的关键所在;③靶向除垢解堵区域为井筒变径处和井周5 m内基质—裂缝系统,气井堵塞率30%~60%为最佳解堵时机;④非酸性除垢解堵液相比常用的酸性解堵液,在同级别溶垢能力的基础上,腐蚀速率降至0.49 g/(m^(2)·h),可同时满足低腐蚀和高效除垢的技术要求。结论认为,形成的超深气井靶向除垢解堵技术在塔里木盆地库车山前超深气田规模应用159井次,有效率达93.3%,累计增产天然气75.08×10^(8)m^(3),已成为西气东输主力气井快速解堵复产的“冬保良方”,可为国内外同类气田解堵复产提供技术借鉴。

文昌油田新近系储层出砂临界压差预测与防砂参数设计

文昌油田新近系储层为软至中硬地层,地层孔隙压力为正常压力。通过拉伸破坏和剪切破坏2种机理分析,储层出砂临界压差为3~12 MPa。油田设计生产压差高于出砂压差下限,生产中存在出砂风险,且1 600 m以浅储层开采初期出砂可能性较高。为了保障油田安全开发,通过岩心实验确定新近系储层粒度分布特征和黏土矿物含量,依据防砂图版对珠江组储层防砂方式和防砂参数进行初选,并进行防砂模拟实验验证。实验结果表明:采用优质筛管独立防砂和管外砾石充填防砂均能满足海上油田防砂要求,相同防砂参数下,独立筛管防砂出口流量高于砾石充填防砂;相同防砂方式下,挡砂精度为105、127μm出口流量相差不大。参考防砂模拟实验结果,综合考虑文昌油田新近系储层出砂临界压差大小、粒度分布及黏土矿物含量,建议1 600 m以浅储层采用砾石充填防砂,砾石尺寸按照5倍地层砂粒度中值(d50)设计,筛管挡砂精度按d50平均值设计;1 600 m以深储层采用优质筛管独立防砂,挡砂精度按d50下限值设计。

生物碎屑砂运动特性研究进展

生物碎屑砂是海洋沉积物的重要组成部分,运动特性是研究其沉积过程的关键。从生物碎屑砂的特性出发,归纳出形状和内孔隙这2个对泥沙运动产生影响的主要特性。分别从沉降、起动和岸滩演变的实验研究出发,剖析了生物碎屑砂特性对泥沙运动特性产生的影响。现有研究只探究了形状对单颗粒生物碎屑砂运动的影响,缺乏对群颗粒运动的探讨。受限于研究手段,缺少讨论内孔隙特性对生物碎屑砂运动产生的影响。未来应结合海洋水动力条件,综合考虑生物碎屑砂形状和内孔隙特性,开展生物碎屑砂运动特性研究,量化生物碎屑砂特性产生的影响,将成果运用于实际,预测生物碎屑沉积环境中的岸滩地貌演变。

南海及邻域砂矿资源分布特征及成矿模式

南海及邻域具有多样的地形地貌和丰富的物源,为海洋固体矿产资源的形成和分布提供了物质来源和堆积环境。为系统查明南海及邻域砂矿资源分布情况,本文通过对南海及邻域2606个站位表层沉积物样品进行粒度测试、碎屑矿物鉴定,以及重矿物的品位计算,分析了南海及邻域有用矿物砂矿资源以及建筑用砂资源分布特征并预测了远景区,总结了砂矿成矿模式。结果表明,南海及邻域具有远景的矿种主要有锆石、钛铁矿、金红石、锐钛矿、独居石和石榴子石等;重矿物高品位矿点主要集中在南海东北陆架、菲律宾海盆、南部陆架,重矿物异常区主要位于周缘陆架浅水区以及越东外陆架浅水海域、菲律宾海盆。锆石品位异常区的范围最大,达到工业品位的面积也最大;其次是磁铁矿、钛铁矿、独居石的异常区;锐钛矿、金红石异常区的面积相当;石榴子石品位异常范围最小。根据砂矿的分布规律、大地构造背景、成矿条件以及成矿元素特征,圈定了24个有用重矿物砂矿成矿远景区和6个成矿带。沉积物中砂(0.063~2 mm)含量大于50%的建筑用砂的远景区9个,主要分布于海南岛西南面到台湾海峡南部一线以北海域,其次为南海南部礼乐滩、万安滩、曾母暗沙附近海域,其余海域极为罕见。基于南海砂矿资源分布特征,初步建立了近岸型、潮流砂脊型、古河道埋藏型、峡口型、陆架坡折带型等五种砂矿成矿模式,为海砂资源进一步勘查提供方向和建议。

预湿再生砂与膨胀剂协同作用对再生砂混凝土收缩性能的影响

为了降低再生砂混凝土的收缩变形,研究了预湿再生砂对混凝土工作性能、抗压强度、自收缩、干燥收缩及内部相对湿度的影响,并在此基础上掺入3种不同类型膨胀剂,进一步研究了预湿再生砂与膨胀剂协同作用对混凝土自收缩和干燥收缩的影响。结果表明:在附加用水量相同情况下,与采用绝干状态再生砂制备的混凝土相比,采用预湿再生砂制备的混凝土工作性能降低、强度增加,混凝土内部相对湿度更高,有效降低了其自收缩和干燥收缩;在掺入的3种膨胀剂中,钙质膨胀剂对混凝土自收缩的抑制效果最佳,钙镁复合膨胀剂对混凝土干燥收缩的抑制效果最佳;100%预湿程度下,与未掺膨胀剂混凝土相比,掺10%(质量分数)钙质膨胀剂的全再生砂混凝土的28 d自收缩降低了83.2%,掺6%钙镁复合膨胀剂的全再生砂混凝土的120 d干燥收缩则降低了36.1%。