(2)出砂气井携砂产能研究
中浅层油气井出砂治理及防砂工艺分析
中浅层油气井出砂治理及防砂工艺分析摘要：近几年我国中浅层油气井开采频率越来越高，出砂问题也越来越显著，这一情况不仅导致正常开采工作受到影响，生产设备也易发生损坏，甚至可能引起事故，所以在进行中浅层油气井开采工作时，必须针对出砂情况进行有效治理，并合理应用防砂工艺。
由此，本文主要针对中浅层油气井出砂治理及防砂工艺进行分析，以供参考。
关键词：中浅层油气井；出砂治理；防砂工艺在针对中浅层油气井进行开采的过程中，因为天然气实际流速相对于地层出砂临界流速更大，所以开在过程中极易出现地层出砂情况，并导致生产效率受到影响，所以必须针对地层出砂现象进行合理的处理及预防。
但是从实际上来看，因为出砂井况复杂、开发层系数量多，同时可能存在管柱变形等不良情况，所以防砂工艺应用效果通常不理想。
为了改善中浅层油气井的开采情况，有必要针对出砂治理及防砂工艺进行进一步分析。
一、油井出砂原因（一）地质因素（1）原油物性：原油的粘稠程度越高，密度越大，进行流动时存在的摩擦阻力就越大，所以原油向井底流动时，易导致周边的砂被裹挟进入井中；（2）岩石胶结强度：储油岩石主要由胶结物以及固体颗粒所组成，其中的胶结物占比越大，岩石胶结强度就越高，油井出砂的几率就越小，而若其中的胶结物含量较少，岩石的胶结程度则相对较弱，也就易出现油井出砂情况；（3）岩石地应力状态：在将油层钻开之前，油层岩石基本应力平衡，而在完成钻井操作之后，地层应力失衡，井壁附近岩石结构发生破坏，也就能够导致油层出砂[1]。
（二）开采方面（1）如果开采过程中油井大量出水，则出砂的可能性较大；（2）油井开采措施不当，易导致出砂；（3）打开油层的方法、诱导油流以及放喷的方法不合理，易引起出砂；（4）固井质量不足，导致井壁岩石受到持续冲刷，并使胶结被破坏，从而导致出砂现象。
二、防砂措施（一）制定合理的开采措施（1）在对油井配产方案进行制定时，应首先进行生产试验，确定生产压差不会导致油井中大量出砂，通过控制生产压差的方式，避免出现严重的出砂情况，同时也可以针对地层液体渗流速度进行适当限制，避免由液体渗流导致岩石颗粒拖曳力增加；（2）针对出砂几率较大的油井，在进行生产管理时，应保障平稳的开关井操作，避免出现油井“激动”现象；（3）针对出砂几率较高的油井，应该尽量避免采用幅度较大的抽吸措施，以避免生产压差过大导致出砂现象加剧；（4）如果油层胶结较为疏松，且需要采用酸化的方式改善油层堵塞情况，则应注意尽量避免油层结构受到破坏，所以需要合理控制高酸液的浓度，以降低油井出砂的几率，如果粘土胶结程度不足，应该避免使用淡水压井，以避免水流入到油层当中，并导致粘土膨胀[2]。
低渗压裂气井出砂产量确定方法研究
（） ３ 该方法 在实际运用 中得到证实 ， 计算得 到的出砂产量比较合理 ， 既能够满足携液的要求 ， 又不会将裂缝中的支撑 砂黏冲出来 ， 符合实际生
产需要 ， 可用 于 指导低 渗压 裂气 井 的实际生 产 。
参 考 文 献
１ 李 治平 ． 应用气井压力恢 复曲线 确定气井产能 ［ ］ 天然气工 Ｊ．
由式 （ ） 知 ， 响 压 裂井 临 界 产 量 的 因 素 ９可 影 为裂 缝 宽度 、 裂缝 高 度 、 撑剂 砂 粒 半径 、 撑 剂 支 支
撑剂砂粒密度 的平方根成正 比， 与气体密度 的平
方 根成 反 比。
砂粒密度及气体密度。各 因素的影响程度如下 ：
临 界产量 与裂 缝 宽度 呈 线 性 关 系 ， 着 裂缝 宽 度 随 的增 加 ， 临界 产量也 线性 增加 ； 临界 产量 与裂缝 高 度 也呈线 性关 系 ， 随着 裂缝 高度 的增加 ， 临界 产量 也 线性增 加 ； 临界 产 量 与 支 撑 剂砂 粒 半 径 的平 方 根 呈直线 关 系 ， 粒直 径越 大 ， 应 的临界 产量也 砂 相 越大 ； 临界产 量 与支 撑 剂 砂 粒 密度 的平 方 根成 正 比 ， 撑 剂砂 粒 密 度越 大 ， 临界产 量 也 越大 ； 支 其 临
： ｒ ｄ （） ５
式中： Ａ为接 触 面积 ， ｇ为 重 力 加速 度 ，． ／ ｍ； ９ ８Ｉ ｎ
； 为压裂裂缝 中气体流动能够 冲砂滚 动的气 ｐ 体密度 ，ｇｍ ； ｋ／ 。艿为液滴直径 ， ｐ 为携液 液体 ｍ；。
Ｓ
收稿 日期 ： ０ ０ — ９ ２ ６— ６ ０ 。 ０ 作者简介 ： 万怡妓， １８ 女， ２年生，０５年毕业于西南石 ９ ２０
维普资讯
垂直井筒井液携砂流动规律研究及其在油井生产中的应用
维普资讯
３６ ８
实
验
力 学
（ ０ ２年 ） １ ２０ 第 ７卷
迄 今 为 止 ， 们 已能 对 球 形 颗 粒 的 自由沉 降运 动 进 行 较 准 确 的 定 量 计 算 ． 于颗 粒 的 悬 浮 人 至
速 度 以 及 颗 粒 形 状 、 粒 浓 度 、 体 速 度 场 对 沉 降 速 度 的 影 响 等 相 关 问题 ， 只 能 利 用 精 度 有 颗 流 则
限 的经 验 公 式 进 行 粗 略 的估 算 ． ２ １ １球 形 颗 粒 的 自 由沉 降［ ．＇ 卜。
对 于 均 匀 、 滑 、 度 为 、 径 为 的 球 形 颗 粒 ， 处 于 密 度 为 、 度 为 的 牛 顿 流 体 光 密 直 当 粘 中 ， 体 系 中无 静 电和 外 界 离 心 力 的 作 用 ， 体 颗 粒 较 稀 疏 ， 不 相 互 碰 撞 也 不 相 互 影 响 ， 么 且 固 既 那 其 自由沉 降 末 速 的一 般 计 算 公 式 为 ：
会导致躺 井．
本 文 借 助 自建 的 实 验 装 置 ， 究 了砂 粒 在 井 筒 流 体 中 的 沉 降 规 律 ， 此 为 基 础 提 出 了井 液 研 以
携 砂 能力 简 化 计 算 模 型 ， 后 将 这 一 研 究 结 果 与 常 规 有 杆 泵 抽 油井 生 产 参 数 设 计 方 法 相 结合 ， 然 提 出 了 一 套 有 杆 泵 抽 油 井 在 携砂 生 产 条 件 下 的参 数 设 计 方 法 ， 以期 能 为 目前 应 用 最 为 广 泛 的
一
√
（ ） ｓ一 丝
㈩
（） ２
式 中 ，ｏ 颗 粒 的 自 由沉 降 末 速 ， 为 阻力 系 数 ， ｕ为 ｇ为 重 力 加 速 度 ．
气井携砂临界参数与出砂量预测模型应用研究
中 出砂 量 的变 化 以及 影 响 出砂 量 的 主 要 因素 。通
拖 曳 力
Ｊ
过实验发现 ， 出砂量 和储 层渗 透率 、 采气 压差 、 气 体流速 、 出水 量有 明显 指数 正 相 关 性 ， 基 于 此 建 立
了 出 砂 量 和 上 述 ４个 参 数 之 间 的 综 合 数 学 方
井携 砂太 多 ， 会 造成 采 气 设 备 冲蚀 及 井 下 工 具 或 阀
速 称 为气井 携 砂 临界 流 速 ， 对 应 的流 量 称 为 气井 携 砂 临界 产量 。当井筒 内气 体实 际 流速小 于 临界 流 速
时， 气 流就 不能将 井 内砂 粒全 部排 出井 口。 通 过 调 研 可知 ， 现有 的研 究基 本 是 运 用气 固两
参 数 和 出砂 量 计 算模 型 ， 对 出砂 井 生 产 制 度 和 冲砂
周 期 的合 理制定 具 有一 定 的指 导意 义 。
气体 对砂 粒 的拖 曳力 为 ：
， ＝ ＂ Ｉ Ｔ ｄ Ｃ
１ 气井井筒携砂 临界参数计算模 型
式中： “ 一 气 井携 砂 临界 速度 ， ｍ ／ ｓ ； 气井 开始 出砂 时 ， 井 筒 内气 体 能 携 砂 的最 低 流
ｄ一 最 大砂 粒 直径 ， ｍ；
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４— ０ ９— ２ ４
基金项 目： 国家油气重 大专项 （ ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ５ ６— ０ ０ ２— ０ ３ ， ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ２ ４— ０ ０ ３— ０ １ ）
作者简 介 ： 林琳 （ １ ９ ８ ７一 ） ， 女， 助理工程师 ， 研究方 向为安全管理 。
门 的砂卡 ， 特 别 是冬 季 生产 时会 加 剧 井 筒 和 地 面 集
孤东油田油井携砂举升能力研究
泵设 计 的 基 础 上 ， 定 了 在 一 定 油 藏 压 力 水 平 和 生 确
产 压 差 下 油 井 的 最 低 携 砂 举 升 能 力 及 因 沉 砂 造 成 躺
砂 携 带 至 地 面 ， 防 止 砂 粒 沉 积 于 井 底 或 抽 油 泵 中 以 形 成 砂 埋 而 影 响 生 产 。而 研 究 油井 流 体 的最 低 携 砂
井 的预测模型 ， 以期 为 有 杆 泵 系 统 在 带 砂 条 件 下 生 产的科学管理提 供依据 。
举 升 能力 ， 实 质 是 确 定 砂 粒 在 流 体 中 上 升 运 动 的 其
临 界 条件 ， 此 可 将 固体 颗 粒 在 流 体 中运 动 规 律 这 因
一
固 液 多 相 流 理 论 作 为 研 究 的 出 发 点 。对 固体 球 形 在 处 于重 力 作 用 下 。那 么 引 起 颗 粒 向下 沉 降 的
中 图 分 类 号 ： Ｔ ５ ． Ｅ ３５ ５ 文献 标识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ ０ ６—７ ８ （ ０ ２ ０ ６ Ｘ ２ ０ ） ５—０ ７—０ ４ ４
孤 东 油 田属 于 典 型 的 疏 松 砂 岩 油 藏 ， 层 出 砂 油 严重 ， 目前 防砂 技 术 虽 有 长 足 进 步 ， 无 法 避 免 带 砂 但 生 产 问题 。特 别 是 近 年 来 ， 藏 开 发 模 式 由强 注 强 油 采 转 化 为常 规 合 理 开 采 ， 采 结 构 的 调 整 使 得 油 层 注 压 力 和油 井 产 量 都 有 所 降 低 ， 成 砂 砾 逐 渐 堆 积 在 造 井 底 ， 起 砂 埋 油层 、 管 ， 引 油 导致 躺 井 频 繁 ， 此 确 定 为
两相流理论在气井携砂中的运用
油井出砂与防砂简析
1 油井出砂原因油井出砂是因为地层中的砂粒在油井生产压差的作用下，随着产出流体流向井底，其中一部分砂粒被产出液体携带到井口，而另一部分则由于密度差的因素沉积到井底，从而形成井底的积砂，目前造成油井出砂的原因主要有砂岩地层地质条件和油井开采条件。
2 砂岩油层地质条件1）油层中岩石的地应力分布情况：油层岩石处于一个复杂的地应场中，因为构造运动与人为因素的双重影响，使得油层中的应力分布状态十分复杂，应力场的不均衡是形成岩石结构破坏的主要因素，构造运动可形成断层、裂缝等，所以地层中局部应力过大就会破坏岩石原始结构，降低甚至破坏岩石强度，从而形成“砂源”。
钻井过程会使得地层应力场局部平衡被破坏，使得井壁岩石应力集中，在油井开采过程中，井壁岩石应力会一直保持最大的值，所以近井地带的岩石和井壁在同样条件下会先被破坏从而形成油井出砂。
2）油层中岩石胶结情况：岩石胶结强度是影响岩石结构的重要因素之一，胶结强度主要决定于胶结物的类型、数量与胶结方式等。
在砂岩层中，胶结物主要有以下3种：粘土、残酸盐和硅质，其中硅质胶结形成的岩石强度最大，碳酸盐胶结次之，粘土的胶结程度最差，但同一类胶结物，胶结物的数量越多，其胶结强度越大，反之越小。
胶结方式主要分为基底胶结、接触胶结和孔隙胶结。
3）渗透率影响和地层流体的性质：正常情况下，油层中岩石孔隙度越大，相对应的岩石渗透率也越高，岩石的强度就越低，油层出砂相对严重。
而随着油田持续开发，地层原始能量越来越低，当地层压力低于饱和压力的时候，地层中的原油就会脱气，随着气体不断溢出，原油的粘度也会随之加大，使其携带砂粒的能力增强，从而引起油井中砂粒运移，所以地层流体的粘度越大，油井越易出砂。
3 油井开采条件1）油井生产中射孔的影响，射孔密度过大会造成孔眼附近岩石破碎，严重的甚至会引起套管的损坏，这样都会引起油井出砂。
2）油井生产制度不合理：高强度抽汲、油井油嘴过大都会造成地层岩石结构破坏从而引发油井大量出砂。
气井出砂原因及如何预防生产过程中的出砂现象
差 过 大就会造 成 井底岩层松 动 出砂 ，或使 储层 改造 残 留压 裂砂 损 ，那 么其实 用寿命也就 相应 被缩短 了。
随着 气流 携 带 出来 ，堵 塞井 筒或 管 线 ，或 者携砂 高速 气流 冲刷 ２．２如 何预 防出砂
设 备 管线 引发 设备 管线 刺漏等 故障 ，从 而影 响 生产 。本 文就 气
陈丽荣 李琼 张芳 何文凤 （长庆油 田分公司第一采气厂 ，陕西 靖边 ７１８５００）
摘 要 ：由于 天然 气是 靠 气 井地层 压 力 自喷 开采 的 ，在 气 净 比 较 困难 ，这 与 气井 深度 和 井筒 内复 杂 的结 构有 一 定关 系 ，
井生 产过 程 中 ，井底 和 井 口会 出现一 定 的压 力 差 ，当这种 压 力 当一 次 清 砂 工作 完 成后 ，势 必 会 对 气井 的 井 身造 成一 定 的 磨
１出砂 原 因分 析
气 井 出砂现 象 是 由于 气井 在生 产 过程 中井壁 内外产 生一 定 的压 力差而 促使 气井 底部地 层的砂 随着 压力 的推动而 涌 出 ， 或 是 气井 壁上 或 内部 的岩 层 经过 长期 作 业 出现一 定 的磨 损和 侵 蚀现 象 ，然后 进一 步 发生 松动 脱落 ，导 致气 井 出砂 。按 引起 出砂 的 作 用 力位 置 来 分 ，可把 出砂 原 因分 为 外 力原 因和 内 力 原 因 。 １．１内力原 因
因此监管人员必须从天然气气井开采的各个工作环节入手尽可能细致地制定施工人员的操作规范细则督促其严格按照施工流程和设备操作规范来开展气井开采工作并采用责任区块划分的方法将庞大的气井工程管理划分为各个小的模块不但便于各区域负责人的小范围管理也可以达到在实际工作中将责任落实到人权责分明的目的
水平井段携砂和冲砂过程中的力学分析及规律研究的开题报告
水平井段携砂和冲砂过程中的力学分析及规律研究的开题报告一、选题背景水平井段携砂和冲砂是井下作业中的一项重要工作，主要目的是清除井眼周围的沉积物，维持井壁稳定，保证井筒通畅。
然而，在水平井段携砂和冲砂过程中，由于井眼周围的储层结构复杂，地质条件差异大，砾石多、淤泥厚，导致砂石运输困难，冲刷效率低下，甚至可能导致井眼破损等问题。
因此，在水平井段携砂和冲砂过程中对其力学分析和规律进行研究，对于提高井下作业效率、降低作业成本具有十分重要的意义。
二、课题研究目的本研究旨在通过对水平井段携砂和冲砂过程中的力学分析和规律进行研究，探讨该作业过程中的物理机制和运动规律，为优化井下作业提供科学依据。
三、研究内容和方法1. 研究内容：（1）水平井段携砂和冲砂的力学分析；（2）砂石颗粒的运动规律分析；（3）相对流速对砂石冲刷效率的影响分析；（4）冲砂液对井壁的冲刷力分析；（5）冲砂速度、冲砂液黏度和密度对砂石搬运效率的影响。
2. 研究方法：（1）文献调研：通过文献资料和前人研究成果了解和掌握研究领域现状；（2）数值模拟：通过数值模拟方法，模拟砂石在井眼内的运动规律和井壁受到的冲刷力；（3）实验研究：通过实验手段，测定不同工况下砂石搬运效率和冲砂液对井壁的冲刷力。
四、研究意义1. 通过研究水平井段携砂和冲砂过程中的力学分析和规律，可以优化井下作业方案，提高工作效率，降低成本。
2. 为水平井段携砂和冲砂工艺的改进和优化提供科学依据，提高井下工作效率，提升生产效益。
3. 推动研究领域的发展和深入，促进相关技术和设备的更新和升级。
五、研究进度安排1. 第一阶段：文献调研，收集和整理前人研究成果。
2. 第二阶段：数值模拟，模拟砂石在井眼内的运动规律和井壁受到的冲刷力，并分析影响因素。
3. 第三阶段：实验研究，选取不同工况，测定砂石搬运效率和冲砂液对井壁的冲刷力。
4. 第四阶段：数据处理和分析，总结结论，并进一步完善研究内容。
5. 第五阶段：撰写研究论文并进行答辩。
出砂气井携砂产能研究
中
收稿 日期：０７—１ ２ ； 回日期 ： ０ ０ — ２ ２０ ２— ８ 改 ２ ８～ ３ ２ ０ 基金项目： 本文受“ 四川省矿产普查与勘探重点学科建设” 目资助 （Ｚ ０ １ ） 项 Ｓ Ｄ ４ ４ 作者简介： 邓绍强（ ９ ０ ， ， ０ １８ 一） 男 ２ ３年毕业 于西南石油大学资源勘查工程专业 ， ０ 目前为该校在读博士研究生， 主要研究方向为油气藏勘探 。
Ｖ０ ． ５ Ｎｏ １ １ ．３
Ｊｎ ０ ８ ｕ ．２ ０
出 砂 气 井 携 砂 产 能 研 究
邓绍强 ， 胡 明 ， 莉 ， 肖 陈华 生
（ 西南石油大学资源与环境学 院， 四川 成都 ６０ ０ ） １５０
摘 要 ： 松 砂 岩 气 藏在 开 采过 程 中容 易 出砂 ， 取 完 全 防砂 的 方 式 进 行 开 采 ， 增 加 了气 井 的 疏 采 既
一
定 的压 力差 ， 在颗 粒表 面产生 沿压 力梯度 方 向 并
力 、ａｍ ｎ 、 Ｓｆ ａ 力 浮力 、 ｆ 热泳力 、 其他体积力等 ）通过 、 流体发生的相互作用力 （ 常表现 为尾迹 的相互 通
影响） 以及 直接作 用力 （ 范德 瓦 尔斯 力 、 电力 、 静 液
的压差力 ， 此力在以往的固体力学平衡中经常被忽
成本 ， 降低 了气 藏 的 开发 速 度 。 为 此 ， 出疏 松 砂 岩 气藏 采 取 允许 地 层 适 量 出砂 的 开 采 方 又 提
式。通过对井筒 中固体颗粒的受力分析 ， 建立 了颗粒的力学平衡 方程 ， 由此得到 了气井携砂 并
的 临界 产 量公 式 。经 过 实例 分 析 证 明 ， 推 导 的 临界 携 砂 产 量 公 式 较 为 准 确 和适 用 。 所 关键 词 ： 疏松 砂 岩 气 藏 ； 出砂 ； 砂 ； 学模 型 ； 携 力 临界 产 量 中 图分 类 号 ：Ｅ ７ Ｔ ３５ 文 献标 识 码 ： Ａ
油井出砂调研报告
油层出砂机理研究调研油层出砂是油田开发过程中经常遇到的问题,不仅给采油工艺带来许多麻烦,而且影响储层采油速度及油气采收率,严重时甚至造成井壁坍塌、套管损坏,乃至油井报废.目前,国内外在防砂工艺方面均有长足发展,但在出砂机理方面研究成果相对较少.徐守余、王宁在研究大量文献基础上,对油层出砂机理进行了深入分析和总结,以期为更好地防砂、控砂及提高油井经济效益等提供保障.油层出砂影响因素,从大方面可分为地质因素和工程因素2大类.地质因素主要包括沉积相、构造应力、砂岩颗粒大小及形状、岩矿组成、储层敏感性、润湿性、压实情况、胶结物类型及胶结程度、油层压力、流体性质及分布等.在开发过程中,生产条件的改变会对地质因素产生不同程度的影响,从而改善或恶化出砂程度;工程因素包括开采因素和完井因素,这些因素在多数情况下受工程活动控制,包括生产压差、液体流动速度,多相流动及相对渗透率、毛细管作用力、含水变化、完井类型、井深结构、生产工艺等.这些因素相互作用、相互影响,只有深入研究油层出砂机理,找出这些因素与出砂之间的内在联系,才能达到防砂、控砂及出砂,提高油田开发效益.1 地质因素与出砂机理1.1 构造应力的影响在砂岩地层中钻井后,会在井壁附近形成一个塑性变形地带,由岩石力学理论可知,塑性带的稳定条件是:σ1−p0 =2S0tanβ式中:σ1——最大主应力,MPa；P0——地层孔隙压,MPa；S0——岩石固有剪切强度,MPa；β——破坏角.左端是岩石颗粒承受的有效径向应力.通常,若径向应力σ1>2 MPa,则会破坏其稳定条件,使塑性半径向外扩张,即骨架结构失去平衡,开始出砂。
断裂带及地层破碎带部位,受构造应力的影响较大,导致地层内部岩石骨架遭受破坏,降低S0,是最易出砂的部位或出砂最严重的地区,而远离断裂带及地层相对完整区域出砂程度相对缓和.因此,在油藏开采早期,应尽量避免油井靠近这些地区,或尽早采取防砂措施,以防止严重出砂情况的发生.1.2 砂岩性质通常,地层埋藏越深,压实作用越强,胶结程度越好,岩石压实紧密,地层不易出砂.砂岩胶结程度是影响出砂的主要因素.胶结性能与埋藏深度、颗粒大小及形状、胶结物类型和胶结方式等密切相关.钙质胶结为主的砂岩较致密,地层强度高,不易出砂;以泥质胶结为主的砂岩较疏松,强度低,较易出砂.砂岩颗粒接触关系是影响油层出砂的另一重要因素,研究表明:如果砂岩颗粒为点接触,油层压实作用较弱,地层则容易出砂. 出砂模拟实验表明:对于疏松砂岩,出砂过程的开始阶段是从胶结最弱处先开始出砂,然后出现砂体结构变化和破坏,使得渗流场变化,形成高渗区域,流体集中在高渗区域流动,使砂体结构破坏而大量出砂,形成出砂道,继而砂道进一步扩展增大形成砂窟.1.3 储层敏感性与流体性质1.3.1 储层敏感性储层中的自生矿物与原始油层中的流体通常处于平衡状态,当不同流体进入时,原始平衡会遭到破坏,对出砂产生影响.速敏性因流体变化而引起地层微粒运移,堵塞喉道,导致流体渗流阻力局部增大,增大了流体对岩石的拖拽力,未被阻挡的更细微粒随流体进入井筒造成出砂.酸(碱)敏性酸(碱)液进入储层后与某些敏感性矿物及流体发生反应产生沉淀或者颗粒,这些颗粒一方面作为地层砂被携带进入井底,另一方面堵塞喉道,造成流体对岩石的拖拽力增大,使更细微粒进入井筒造成出砂.水敏性地层中粘土矿物在接触低盐度流体时,可能产生水化膨胀、分散,大大降低地层强度,导致出砂.盐敏性盐液进入储层后,由于粘土矿物的水化和膨胀导致地层出砂。
苏东南区气井出砂对生产的影响及对策
合，弥补了参数取值不精确、理论公式存在偏差等缺点，使结果
更准确、更能适应实际的生产情况。
参考文献：
[1]汪潇.垂直井筒气流携砂理论模型分析.石油天然气学
报，2011，33（5）：247~276.
[2]王修武.垂直气井气流携砂实验分析.天然气技术与经
济，2012,6（2）：42~44 .
[3]叶禹卿.物体在流体中运动所受到的作用力. 北京教育学
等，导致裂缝内压降过大或压力波动过快。
气井出砂的危害主要有以下几点：
一是冲刷、磨损采输气管线，尤其是弯头、三通部位冲刷严
重，易造成管壁磨损过快最终导致管线刺漏。
二是腐蚀、破坏设备设施，如磨损阀门阀芯，导致阀门密封
不严，损坏、堵塞流量计部件，造成仪表故障，影响计量结果。
三是阻滞、影响输气流程，如造成井筒砂埋、油管砂堵，地
Q=
p1Z2T2 4p2 Z1T1
πD2
8αr
∂p ∂l
+
8αrg( ρp
-
ρ)
3βCD ρ
(2-1)
式中α为体积修正系数，β为阻力修正系数。
挑选符合条件的气井数据（有调整气井出砂至不出砂时的
产量记录）,求出理论临界流量 Q。然后利用测试法依次改变α
和β的值，找到理论临界流量与实际不出砂时的最大配产最接
为提高丛式井日产量，苏东南区普遍采取地层压裂改造的
方式提升储层之间的连通性以增加气井的产能。但在实际生
产过程中发现，压裂支撑剂的回流是气井出砂主要原因。现场
生产经验结合理论分析认为，造成支撑剂回流的原因主要有
三种：
一是裂缝较宽或地层松软、闭合压力低。
二是在裂缝未完全闭合的情况下就进行排液。
压裂基础知识应知应会(工程)
工程技术质量应知应会压裂大队技术办标准、质量方针分公司质量方针：追求卓越质量，满足用户期望。
分公司质量承诺：公司通过制度化、规范化科学管理，始终坚持以客户为关注焦点，基于风险的思维，完善并有效实施质量管理体系，保持持续改进。
公司承诺：在一切生产经营活动中，全面落实质量管理体系各项规定及其有关法律、法规要求，为广大客户提供满意的产品和服务。
分公司压裂施工和服务的质量目标为：作业施工一次成功率98%以上。
1、循环车组时，单车循环排量不应低于1m³/min，时间不少于30s。
2、投暂堵剂时，液体投送排量控制为0.4m³/min~0.6m³/min，暂堵剂封堵欲封堵层位后，工作压力应该高于挤入压力2MPa以上方可施工。
3、由K344-113封隔器组成的长垣内部压裂管柱最多允许使用4级封隔器，允许上提1次；由Y344-114封隔器组成的长垣内部压裂管柱最多允许使用2级封隔器，允许上提2次。
4、由K344-113封隔器组成的长垣内部压裂管柱要承压40MPa；由Y344-114封隔器组成的长垣内部压裂管柱要承压55MPa。
5、检查地面流程要做到：1）密封性良好，不刺不漏，符合压裂施工设计的要求；2）开关和活动部分灵活好用，符合工具设施的技术要求；3）高压管汇初端到井口的距离大于40m，小于200m（常规压裂）；4）高压管汇的连接方向为管汇进液管指向井口的方向；5）井口套管安装量程为25MPa的压力表。
6、套压表上升超过8MPa时要停止加砂，打开套管放空阀门进行套管放空，在关闭套管放空阀门观察套压变化，如在6MPa以下套压能够稳住不再继续升高，则可继续加砂。
7、支撑缝宽裂缝闭合在支撑机上的宽度，单位为毫米。
8、支撑缝长裂缝闭合在支撑剂上的长度，单位为米。
9、裂缝导流能力支撑剂在储层有效闭合压力作用下通过或输送储层流体的能力，以支撑裂缝渗透率与裂缝闭合宽度的乘积表示，单位为达西厘米。
气井防砂技术分析应用
气井出砂机理及防砂理论分析
三、榆林气田出砂类型
Ec 9.94 105 r 2 tv
理论上经过组合模量法经验计算：E≥2.0×104MPa,正常 生产时气井不出砂 ；1.5×104MPa<E<2.0×104MPa正常 生产时气井轻微出砂；E<1.5×104MPa正常生产时气井 严重出砂。而榆林气 田岩石弹性组合模量为 5.69×104MPa，因此不会产出地层砂 。通过声波在地层 中的传播时差 (△tc）进行出砂预测。研究表明，当 △tc≥312us/m时,而榆林气田声波时差为 199~226us/m,榆 林气田气井也不会产出地层砂。地面分离器取样全为气 层压裂改造过程中所加的陶粒，未发现石英砂。确认气 井出砂为支撑剂回流。
0.675
35 35
3.35
0.30 0.21
正常生产时，气井裂缝不会破坏而出砂，证明压裂工艺存在完善空间
气井出砂机理及防砂理论分析
序号 1 2 3 4 、、、 157 均值
游离砂影响 压后排液过程中，返排率只达到80% （标准 85% ），加入砂量较大，且“一点法”试气求产时间较短，仍有部分游 离压裂砂未返排干净，导致气井开井生产后出砂。 压裂液返排速度影响 压裂改造入井液量较大，避免伤害低层选择快速返排，压后关井时间过短，过快的返排速度，易导致液体流动粘 滞力增加，引起支撑剂回流。破胶剂受低层温度以及地层条件的影响，通常需要0.5~6小时。关井压力扩散时间不能小于 破胶时间。关井时间过短，破胶不彻底易导致液体流动粘滞力增加，引起支撑剂回流。
人工裂缝
井眼
井底
人工裂缝
气井出砂机理及防砂理论分析
二、裂缝出砂机理
生产制度的影响
(1)突然的开关井作业：气井生产中，突然关井会在井筒中产生激动，突然开井会在井底 形成过大的压差 ，它们都可能破坏砂拱的稳定性 ，导致大量支撑剂回流。 (2)气井生产压差过大：气井生产压差越大时 ，渗流速度就越高，裂缝中压力梯度越大 ，流体对压裂砂的冲刷力就越大，压裂砂受力脱落裂缝 ，造成气井出砂 。 (3)气井生产压差建立过快 ：在突然建立压差时 ，压力波尚未迅速传播出去，压力分 布曲线很陡，井壁周围裂缝中的压力梯度很大 ，裂缝结构易破坏 ，引起井底出砂 ；以缓慢 的方式建立压差时，压力波可以逐渐传播出去，井壁附近裂缝中压力分布曲线比较平缓，压力 梯度较小，不致影响裂缝结构。
无泵采油技术(动态)
二、解决方案和实现的目标
针对上述油田开发中存在的老问题，我公司研发了无泵 采油新工艺，试图为油田的发展带来新的亮点，工艺路线阐述 如 下：
1、无泵采油工艺：是机械采油过程中使用若干个举液器，
而不需要抽油泵来完成举升工作的工艺方法. 举液器是一种带有单向阀的短柱塞，使用时串联在抽油杆上， 将抽油管柱作为泵筒，构成一个多只短柱塞与油管柱相配合的大间隙 “油井接力泵”。多级短柱塞(举液器)将抽油管柱分成若干部分，形 成了多个单体的抽油泵。每个举液器均串联在抽油杆上，与抽油机和 抽油泵形成了一个统一运转的抽油装置。又由于抽油泵与举液器之间 及每个举液器之间的距离都比较近，油管柱中的原油又被它们分割成 若干部分，形成了各自独立的抽吸空间，改变了过去由一台抽油泵一 级将油管柱中原油提出到地面的历史。抽汲时抽油泵只将原油提到与 它相邻的举液器的空间里，再由举液器替代抽油泵一级一级提到地面 上，形成了由一级到多级提油，使得油管柱中的原油只能向上运动， 不能向下沉降，从而降低抽油泵的负荷，减轻了抽油泵球阀上的撞击 力，有效地延长抽油泵的使用寿命和检泵周期，起到减少砂卡、增产 增效的作用。
2.现场指导 现场指导作业队安装底阀下油管，安装举液器下抽油杆及相 关注意事项；解答现场其他技术的疑问，解释举液器采油的技术原 理。在作业完成后对无泵采油排砂生产运行中的诊断与维护。
施工现场
3″举液器
21/2″举液器
3.先导性试验结果：
X3-39-1井无泵采油排砂工艺应用近2周的生产运行，液量在40m^3/d， 油15t/d，使停产半年的长停井复活，初步取得了良好的态势。
（3）由于油管内是由若 干个举液器分段均布的， 油管内举液器将液与砂 分成若干段，致使每个 举液器上端都有少量砂， 由于举液器自身有径向 的伸缩量 （59mm/62mm）,约有 3mm的自由伸缩空间， 因此不容易被砂卡住， 这就解决了泵卡问题； 排砂可由举液器逐级接 力向上排出地面，如果 地层产液量低，可在套 管内掺水来增加排液量， 提高携砂能力，这样也 就解决了在生产中排砂 问题，减少了砂卡砂埋 油层造成的停产井。
出砂及防砂
目录1.出砂简介 (2)2.出砂机理理论基础 (3)2.1内因—砂岩油层的地质条件 (3)2.2外因—开采因素 (3)3.防砂方法和工艺技术综述 (5)3.1机械防砂技术 (5)3.1.1绕丝筛管砾石充填防砂 (7)3.1.2滤砂管防砂 (9)3.1.3割缝衬管防砂 (20)3.2化学防砂技术 (21)3.2.1树脂砂浆防砂 (22)3.2.2涂敷砂防砂 (24)3.2.3干灰砂防砂 (26)3.2.4树脂核桃壳人工井壁 (26)3.3复合防砂技术 (26)3.4防砂方法的选择——技术适应性评价和经济评价 (28)3.5防砂工艺技术的新进展 (29)3.5.1高压水充填——PS防砂技术 (29)3.5.2压裂充填防砂技术 (31)3.5.3“一次管柱”多油层砾石充填防砂工艺 (34)3.5.4射孔防砂技术 (36)3.5.5水平井或大斜度井防砂技术 (37)3.5.6特殊滤砂管防砂技术 (39)1.出砂简介出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井底附近地层破坏，导致剥落的地层砂随地层流体进入井筒，而对油气井生产造成不利影响的现象。
出砂的危害：☐减产或停产作业：油、气井出砂最容易造成油层砂埋、油管砂堵，地面管汇和储油罐积砂。
沙子在井内沉积形成砂堵，从而降低油井产量，甚至使油井停产，因此，常被迫起油管清除砂堵、清洗砂埋油层，清理地面管汇和储油罐。
其工作量大，条件艰苦，既费时又耗资。
即使这样，问题也还没有最终解决。
恢复生产不久，又须重新作业。
☐地面和井下设备磨蚀：由于油层出砂使得油、气井产出流体中含有地层砂，而地层砂的主要成分是二氧化硅（石英），硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂，能使抽油泵阀磨损而不密封，阀球点蚀，柱塞和泵缸拉伤，地面阀门失灵，输油泵叶轮严重冲蚀。
使得油、气井不得不停产进行设备维修或更换，造成产量下降，成本上升。
☐套管损坏，油井报废：最严重的情况是随着地层出砂量的不断增加，套管外的地层孔穴越来越大，到一定程度往往会导致突发性地层坍塌。
油气井出砂的原因及危害分析
中国石油大学（北京）远程教育学院毕业设计（论文）开题报告油气井出砂的原因及危害分析姓名：学号：性别：专业: 石油工程批次：1303学习中心：河南中原油田奥鹏学习中心指导教师：王文权2015年1月25日毕业设计（论文）开题报告中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）油气井出砂的原因及危害分析姓名：学号：性别：专业: 石油工程批次：1303学习中心：河南中原油田奥鹏学习中心指导教师：王文权2015年3月25油气井出砂的原因及危害分析摘要中原油田是我国重要的石油天然气生产基地，是中国石化集团公司第二大油气田，主要勘探开发区域东濮凹陷横跨河南、山东两省6市12个县区。
油气井的出砂是采油生产中经常遇到的难题之一，油气井出砂给正常生产带来极大的影响。
目前全世界许多油气田存在严重的油气井出砂问题，这是油气开采过程中需重点解决的问题，随着油田开发时间的延长和油井含水的升高，这一问题尤为突出。
对已进入开发中后期的油田而言，如何解决出砂问题显得更为重要。
通过调查，全世界每年要花费几百万美元来研究有效的防砂措施，除此之外还要花费几百万美元来修理因出砂而发生故障的油气井和注水井。
如何保证油藏开发过程中防砂措施的成功是十分重要的。
本文重点讲述了油气井出砂的原因及出砂对油气井的危害，详细的介绍了化学防砂和机械防砂中的不同防砂技术，分析评价了各种防砂技术的优劣，为有效地防砂提供了重要依据。
通过采取不同防砂措施，可以使地层砂最大限度的保持其在地层中的原始位置，而不随地层流体进入井筒阻止地层砂在地层中的移动，使地层原始渗透率的破坏降低到最低程度，保护生产井和注水井的生产设备，最大限度的维持生产井的原始产液能力及注水井的注排能力，这是油田对油气井出砂原因及危害分析而采取不同防砂措施的目的。
关键词：出砂原因；防砂方法；油气井；中原油田目录第一章前言 (1)1.1概述 (1)1.2研究的目的和意义 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4国内外研究现状 (2)第二章油气井出砂原因和影响出砂的因素 (4)2.1地质因素 (4)2.2开采原因 (6)2.3油井出砂的人为因素 (7)2.4油气井出砂的机理 (7)第三章油气井出砂的危害 (9)3.1油气井减产或停产 (9)3.2地面和井下设备及管线磨蚀加剧 (10)3.3套管损坏使油气井报废 (10)3.4破坏地层的原始构造 (10)3.5油层出砂会造成环境的污染 (10)第四章中原油田出砂对油井的影响分析 (11)4.1概况 (11)4.2出砂类型统计 (11)4.3出砂情况分析 (13)第五章防砂方法 (14)5.1机械防砂 (14)5.2化学防砂 (15)5.3焦化防砂 (15)5.4砂拱防砂 (16)第六章结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)第一章前言1.1概述油气井的出砂是采油生产中经常遇到的现象。
苏里格气田S区气井配套防砂技术及应用
苏里格气田S区气井配套防砂技术及应用李建阳;杨继刚;白建收;李娜【摘要】出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井底附近地层破坏出砂或者压裂施工结束支撑剂砂随地层流体进入井筒的现象,除了严重影响气井正常生产外,还会冲蚀套管、井下工具、井口、地面管线,严重者会引发安全事故.本文对苏里格气田S区气井出砂机理展开分析,从出砂不同历程分别提出了工艺优化建议及配套防砂工艺,对于气田防砂工作具有重要意义.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)010【总页数】3页(P83-85)【关键词】出砂机理;配套防砂;苏里格气田S区;临界流量【作者】李建阳;杨继刚;白建收;李娜【作者单位】中国石油长庆油田分公司第五采气厂,陕西西安 710021;西安长庆化工集团有限公司,陕西西安 710018;中国石油长庆油田分公司第五采气厂,陕西西安710021;中国石油长庆油田分公司第五采气厂,陕西西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TE931.1气井出砂，作为天然气生产中的“第二杀手”，除了严重影响气井正常生产外，还会冲蚀套管、井下工具、井口、地面管线，严重者会引发安全事故，较气井出水具有更严重的危害性。
历年来，通过对气井出砂机理进行分析总结，苏里格气田S区形成了一系列配套气井防砂工艺。
要研究地层砂在地层内的流动状态，必须先对气井出砂机理进行研究[1，2]。
气井出砂根据产出砂来源可分为地层出砂和支撑剂回流两种情况。
由于苏里格气田S区下古储层为碳酸盐岩储层，且大部分采用酸化工艺不使用支撑剂，以上两种出砂方式均不存在，因此仅研究上古砂岩储层及压裂工艺。
研究表明，苏里格气田S区上古储层为致密砂岩储层，交接情况良好，地层不出砂，结合地面返排砂情况，认为苏里格气田出砂类型为支撑剂回流。
据统计，目前苏里格气田S区共有42口气井存在气井出砂问题，出砂气井平均产量1.49×104m3/d，近年来，通过下现场不断试验及理论研究。
作业工中级判断题
最版作业工〔2023〕。
一、推断题1.( )通井遇阻要准时计算遇阻深度，如探到人工井底要计算出人工井底深度。
2.( )通井时，应准时检查井架、绷绳、地锚及地面设备变化状况，觉察问题准时处理。
3.( )在替泥浆过程中要认真观看进出口有无特别、漏失，觉察特别应准时上报上级技术部门，实行相应措施。
4.( )反循环压井完毕前测量压井液的密度，进出口压井液密度差小于3g/cm3 时，停泵。
5.( )承受正循环压井，假设遇高压油气井，在压井过程中应用闸门把握进出口排量。
6.( )挤压井施工无需挤入隔离液，按设计量挤入压井液即可。
7.( )压井施工时，要把握排量，中途不得停泵，以防压井液漏失。
8.( )重复挤压井时，要先将井筒内的压井液放掉一局部，然后再进展压井作业。
9.( )油井替喷进出口管线必需用硬管线，接在采油树的一侧。
10.( )替喷施工要连续进展，中途不得停泵。
11.( )气举完毕放光气后，要用钢板尺测量被排出的液量。
12.( )气举施工中假设消灭管线刺漏现象应准时处理。
13.( )气举完毕后就可关井或开井求产。
14.( )假设分别器内的油流出缓慢时，可稍关放空闸门进展把握，使分别器内压力上升。
15.( )使用分别器量油时，假设量油管内水面上升很慢，可能是下流闸门未翻开或堵塞造成的。
16.( )承受临界速度流量计测气施工，油气井气产量大于8000m3/d。
17.( )承受临界速度流量计测气时，气流速度必需到达临界速度。
18.( )临界速度流量计测气适合产气量低的井，压差计适合产气量的井测气。
19.( )使用临界速度流量计和水银压差计测气计算时，所取的温度值都是确定温度。
20.( )在接钢丝绳时，应先将钢丝绳的两端按要求散开确定长度，去掉各自绳芯，然后分别剪去1、3、5、留下2、4、6、21.( )直径为φ13mm 的钢丝绳在对接后，其接头长度至少为2m。
22.( )试油可以验证油层的含油气状况和测井解释的牢靠程度，但不能查明油气层含油气面积及油水边界。
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F = - 16πdp 3 p + 16πdp 3 (ρf g -ρp g) +
p∞πdp 2 sin2θ+πμv∞ dp (1 + cos3θ) +
πμv∞ dp (2 +3coθs - cos3θ)
(11)
其中
,θ=
ln215R ep ln2500
·π 2
,
R
ep
=ρdμp v∞。
式中 : R ep 为雷诺数 。 (3) 紊流条件 ,即 (R ep > 1000,θ=π2 ) :
1 固体颗粒受力分析
颗粒在流体的作用下 ,在井筒运动的过程中受 到以下一些作用力 , 即流体对颗粒作用 (拖表面 力 、压 力 梯 度 力 、附 加 质 量 力 、B asset 力 、M agnus 力 、Saffman力 、浮力 、热泳力 、其他体积力等 ) 、通过 流体发生的相互作用力 (通常表现为尾迹的相互 影响 )以及直接作用力 (范德瓦尔斯力 、静电力 、液
111 固体颗粒受力模型的建立
由于流体在流动过程中存在不同的流动状态 , 根据不同流动条件下的雷诺数 ,将流体流动划分 为 :极慢层流 、过渡流和紊流 。固体颗粒在不同的 流态下所受到的表面力不同 ,为此对 3种流态条件 下颗粒表面力进行了分析 [ 5 ] 。
极慢层流情况下的表面力合力表达式为 :
FR = 3πdμp v
(4) 运用现场实际生产数据 (下转第 96页 )
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得最大的向上牵引力 。同时由于固体浓度低 ,忽略 固体与固体之间力的作用 ,将单个颗粒达到力学平 衡时所需要的速度作为气体携砂的临界速度 。气
体在生产过程中 ,气体流动的状态处于高速的紊流
状态 ,令 (11)式中的 F为零 ,即固体颗粒刚好处于 受力平衡状态 ,可得到气体在紊流状态下的临界携 砂流速 :
摘要 :疏松砂岩气藏在开采过程中容易出砂 ,采取完全防砂的方式进行开采 ,既增加了气井的 成本 ,又降低了气藏的开发速度 。为此 ,提出疏松砂岩气藏采取允许地层适量出砂的开采方 式 。通过对井筒中固体颗粒的受力分析 ,建立了颗粒的力学平衡方程 ,并由此得到了气井携砂 的临界产量公式 。经过实例分析证明 ,所推导的临界携砂产量公式较为准确和适用 。 关键词 :疏松砂岩气藏 ;出砂 ;携砂 ;力学模型 ;临界产量 中图分类号 : TE375 文献标识码 : A
第 15卷第 3期 2008年 6月
文章编号 : 1006 - 6535 ( 2008) 03 - 0087 - 03
特种油气藏 Special O il and Gas Reservoirs
Vol115 No13 Jun1 2008
出砂气井携砂产能研究
邓绍强 ,胡 明 ,肖 莉 ,陈华生
(西南石油大学资源与环境学院 ,四川 成都 610500)
Fb
=
16πdp
3ρ f
g
(3)
式中 : Fb 为固体颗粒所受浮力 , N;ρf 为气体密度 ,
kg /m3 。
固体颗粒在井筒中运动时颗粒上下表面存在
一定的压力差 ,并在颗粒表面产生沿压力梯度方向 的压差力 ,此力在以往的固体力学平衡中经常被忽 略 ,为此推导了其表达式 ,并将其考虑进力学平衡 中。
CD
=
R
27 ep 0184
( 15 )
郭烈锦 2002年提出了确定非球形固体颗粒在
流体中表面力系数或者阻力系数时应用阻力修正
系数 α,按照如下公式进行计算 [ 7 ] :
CD =αCDP
( 16 )
式中 : CDP为球形颗粒表面力系数 。
通过实验的统计郭烈锦得到了不同形状颗粒
的修正系数 α(表 1) [ 7 ] 。
表 1 不同形状颗粒的表面力系数
颗粒形状
பைடு நூலகம்修正系数
球形颗粒
1100
表面粗糙的球形颗粒
2142
椭圆形颗粒
3108
片状颗粒
4197
不规则状颗粒
2175 ～3150
图 1 S - 19井临界携砂产量变化曲线
图 2 S - 19井油压 、套压变化曲线
从图 2 中可以看出 , S - 19 井从 2006 年 8 月 开始出砂后 ,一直到 2006 年 10 月 ,由于该井的实 际产量大于临界携砂产量 ,使该井一直维持正常生 产 。从图 3的油压和套压变化曲线也可看出 ,在此 期间套压一直大于油压 ,并且二者之间保持相对的 稳定 。2006年 8月和 9月当气井产量低于临界携 砂产量之后 ,该井的油套压之间关系表现为油压大 于套压 ,说明井底可能出现砂堵的现象 。通过以上 实例分析 ,说明本文所推导的临界携砂产量公式较 为准确和适用 。
前 言
疏松砂岩气藏由于埋藏较浅 、岩石胶结性差 , 并且粘土和杂基含量高 ,在开采过程中容易出砂 。 气井出砂之后易造成井壁破坏 、套管破损和地层破 坏 ,同时地层砂的产出对地面设备 、油管管线的腐 蚀和堵塞将增加开采成本 [ 1～3 ] 。疏松砂岩气藏在 开发过程中 ,如果允许地层适量出砂 ,虽然会对生 产设备产生一定程度的破坏 ,但却可以提高气藏的 开采速度和开发效益 。针对地层出砂和防砂的矛 盾 ,结合疏松地层在生产过程中容易出砂的实际情 况 ,提出地层在适量出砂的条件下 ,通过井口产量 的调节来控制出砂量 ,从而更快速 、经济地开发气 藏 。通过对井筒中固体颗粒的受力分析 ,建立了固 体颗粒在 3种不同流态中的力学平衡方程及临界 携砂产量公式 ,并以此来指导气井在适量出砂生产 过程中的合理配产问题 。
M Pa /m;θ为分离角 , ( °) 。
当固体颗粒在井筒中运动 ,由于颗粒与流体之
间存在相对运动 ,颗粒还要受到气流的表面力 :
FR
=
18πdp 2ρf CD
μ f
-
μ p
(μf
-
μ p
)
(5)
式中 : FR 为固体颗粒所受表面力 , N; CD 为颗粒的 表面力系数 ;μf 为气体表观速度 , m / s;μp 为固体表 观速度 , m / s。
体桥力 、碰撞力 、摩擦力 、其他粘性力等 ) [ 4 ] 。在实
际的计算过程中着重研究固体颗粒在井筒中的垂
直运动 ,在考虑固体颗粒受力分析时 ,忽略其中一 些力 ,着重考虑以下几个力 ,根据不同的流动条件 建立颗粒的受力分析模型 。
(1) 惯性力 。表达式为 :
Fi =
-
16πdP
3ρ P
dμP dt
F = Fp + Fb + FR + FG
(9)
将前面所得的各个分力带入以上力学平衡方
程 ,得到在 3种不同流态下的合力表达式 :
(1) 极慢速层流条件 ,即 (R ep < 014,θ= 0) :
F = - 16πdp 3
p+
16πdp 3
(ρf
g
-
ρ p
g)
+ 3πμdp v∞
(10) (2) 过渡流条件 ,即 (014 < R e < 1000) :
F = - 16πdp 3
p+
16πdp 3
(ρf g
-
ρ p
g)
+
CD
πdp 4
2
ρ ·f
v∞ 2
2
(12)
113 气井携砂临界产量确定
疏松砂岩气井在出砂生产过程中 ,出砂量在气 固混合物中所占的体积百分比较小 ,一般低于气体 临界携带量 [ 6 ] 。将固体颗粒视为稀相 ,即当固体 颗粒从地层进入井筒中以后 ,存在水平方向的力 , 固体颗粒会很快进入井筒横切面的中心位置而获
4 结 论
3 实例计算
S - 19井属于某气田第三开发层系采气井 ,位 于构造 中 心 偏 南 翼 , 井 深 1 031 m , 地 层 压 力 为 12139 M Pa,投产时间为 2005年 9月 。2006年 8月 该井开始出砂 ,月出砂量保持为 011 m3 。根据该 井的实际生产情况 ,通过井口砂粒大小分析 ,取平 均砂粒直径为 013 mm。对该井口临界携砂产量进 行计算 ,并将出砂之后井的实际产量与临界携砂产 量进行了比较 (图 1、2) 。
收稿日期 : 2007 - 12 - 28;改回日期 : 2008 - 03 - 22 基金项目 :本文受“四川省矿产普查与勘探重点学科建设 ”项目资助 ( SZD0414) 作者简介 :邓绍强 (1980 - ) ,男 , 2003年毕业于西南石油大学资源勘查工程专业 ,目前为该校在读博士研究生 ,主要研究方向为油气藏勘探 。
p ]2π ( dp ) 2 sinθcosθdθ 2
∫ = 2π ( dp ) 2 2
( p0
+ dp 2
p) π sinθcosθdθ- 2π ( dp ) 3
0
2
∫ π
p 0
sinθco s2θdθ=
-
16πdp 3
p
(4)
式中 : FP 为固体颗粒所受压力 , N; p0 为颗粒中心 所处位置的压力 , N; p 为 井筒 中的 压力梯 度 ,
(1)
式中 : Fi 为固体颗粒所受惯性力 , N; dP 为固体颗粒 直径 , m ,ρP 为固体密度 , kg /m3 ;μP 为固体表观速 度 , m / s。
(2) 重力 。表达式为 :
Fg =
-
16πdp
3ρ p
g
(2)
式中 : g为重力加速度 , m / s2 。
(3)浮力 。表达式为 :