多元热流体注采轮次对筛管挡砂性能影响研究

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目前海上油田广泛采用热采稠油技术，热采会产生严重的地层出砂[1]，且开采过程中会向井下带入一定量O 2，形成CO 2-O 2共存环境[2]，引起防砂管柱腐蚀破坏。

高温高压对筛管腐蚀失效有重要影响[3]，对全结构筛管在高温高压条件的失效分析研究很少，缺乏有效的表征和测试方法。

为此，采用专用装置，对多轮次注采后的筛管试样进行高温挡砂性能测试。

1 实验方法
1.1 样件与介质
筛管样件规格为2-7/8in，金属网布材质为316L。

注热阶段采用模拟注入水，生产阶段采用模拟产出水。

注热阶段温度240℃、CO 2分压2.5MPa、O 2分压0.5MPa、实验时间72h；生产阶段温度120℃、CO 2分压2.0MPa、O 2分压0.3MPa、实验时间120h。

1.2 装置与方法
多元热流体注采模拟实验装置为专用的高温高压反应釜。

样件固定在釜盖顶端悬挂架上，保持搅拌桨旋转，模拟注热过程中流体与筛管间的相对流动。

生产阶段，加入模拟地层砂，模拟实际工况下含砂流体状态。

图1为高温高压挡砂性能实验装置。

将筛管样件固定在填砂容器中，向样件外围填充实验砂，注入流
体，整体加热到120℃，开展不同压差下的挡砂性能实验，并按照“高精度密纹网过滤精度的理论计算[4]”公式获取筛管过滤精度进行评价。

2 结果与分析
2.1 流量与滤出砂量
挡砂性能测试结果见图2，随注采轮次增加，流量及滤出砂量减小，表明压差相同，粒砂对流体阻挡作用相同，筛管对砂粒阻挡作用更显著；压差增大，砂粒相互阻挡作用增大，但对流体通过筛管具有促进作
用。

图2 流量和滤出砂量随注采轮次和压差变化曲线
2.2 滤出砂粒度
表1为不同压差下滤出砂粒度中值，注采实验后的粒度中值比原始地层砂明显减小，且随注采轮次增加而减小，表明经历5轮次注采后筛管仍具有良好的挡砂性能。

表1 筛管滤出砂粒度中值
压差轮次
2MPa 4MPa
模拟地层砂146原始筛管84.277.3182.358.8274.258.4364.654.8462.544.15
66.9
34.7多元热流体注采轮次对筛管挡砂性能影响研究
李效波
中海油田服务股份有限公司油田生产事业部 天津 300459
摘要：对全结构金属网布筛管进行CO 2-O 2共存环境下1~5轮次多元热流体注采模拟实验以及2MPa、4MPa压差下的挡
砂性能测试，结果显示：随注采轮次增加，流量、滤出砂量及过滤精度计算值降低；随压差增大，滤出砂量减小，滤出砂粒度中值降低，表明筛管仍具有良好挡砂性能。

关键词：多元热流体 注采轮次 挡砂性能
Study on Influence of Multi-phase Thermal Fluid Injection & Production on Screen Sand Retention Performance
Li Xiaobo 
Oilfield Optimization Division ，COSL ，Tianjin 300459
Abstract：The full-structure metal mesh screen was subjected to 1-5 rounds of multi-phase thermal fluid injection & production simulation test under CO 2-O 2 coexistence environment，and the sand retention performance test under 2MPa and 4MPa pressure differences showed that the flow rate，the volume of filtered sand and the calculated value of filtration accuracy decreased. As the pressure difference increased，the amount of filtered sand and the median value decreased，indicating that the screen still has good sand retention performance.
Keywords：Multi-phase Thermal Fluid；Injection & Production Rounds；Sand Retention Performance
图1 全结构筛管挡砂性能实验装置
（下转第104页）
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较易给钢材、仪器设备带来影响的因素，包括油污、水汽和微生物的侵蚀，还有人为刮伤及摩擦。

如果能够在零部件或是仪器设备的表面，覆盖临时保护膜，不仅对不良因素带来的侵蚀具有隔绝作用，降低发生损害的几率，还可以在零部件、仪器设备投入使用前，将保护膜剥离，避免给其性能或是外观带来影响。

可剥离防护涂料不仅工艺简单、成本低廉，还具有便于施工、防护性良好的优点，已经在诸多领域得到了推广应用，经过数十年的发展，可剥离防护涂料在品种、性能和质量上，与过去相比均具有明显的进步。

需要注意的是，针对可剥离涂料展开的研究，在我国起步相对较晚，与西方发达国家间的差距较为明显，在弹性、强度以及防护性能上均具有良好表现的溶剂型涂料，在诸多可剥离防护材料中脱颖而出，由此而引发的问题，主要是溶剂型涂料在制备过程中需要对有机溶液进行大量应用，不仅会给环境造成污染，还会出现资源被大量浪费的情况，因此，研发人员从环保和无污染的角度出发，围绕着水性可剥离防护涂料展开了研究，最终研发出将水性聚氨酯乳液作为成膜的主要物质，在此基础上，加入适量苯丙乳液、无机填料以及有机硅剥离剂的水性可剥离防护涂料，该涂料与环境的可持续发展提出的要求高度契合[3]。

研究结果具体如下：第一，选择成膜物质时，强度和可剥离性是主要筛选条件，在水性聚氨酯中加入适量苯丙乳液，能够强化漆膜具有的柔韧性，但是，加入过多的苯丙乳液，会导致漆膜的断裂伸长率不断上升，与此同时，其拉伸强度自然会有所下降。

第二，将云母
粉作为无机填料，将其用量控制在5％，能够保证漆膜在拉伸强度、断裂伸长率方面，具有良好的表现。

实践表明，适中的剥离强度保证了漆膜可以被完整剥离。

第三，有机硅剥离剂的作用是降低基材、漆膜具有的附着力，使可剥离性始终保持在良好的水平。

另外，加入云母粉的作用，还包括强化漆膜抗紫外线和防腐蚀的性能，苯丙乳液和水性聚氨酯的最佳质量比应当是3∶7，此时，漆膜性能相对稳定并且良好。

6 结束语
综上所述，目前，我国研发人员围绕着白色降温涂料所开展的研究工作，已经取得了成功，文章便以此为基础，将水性防腐涂料、可剥离防护涂料和非白色的降温涂料作为研究重点，从节能减排和环境保护的角度出发，展开了一系列的研究，研究内容除了较为常见的灰色、黑色降温涂料外，还包括近几年兴起的彩色降温涂料，希望本文可以在某些方面给人以启发，为我国针对环境友好型节能防护涂料所开展一系列工作取得良好成果提供帮助。

参考文献 
[1]张雷，鄂忠敏.凝聚研发力量，在创新的路上从不止步——访阿克苏诺贝尔船舶与防护涂料研发团队[J].涂层与防护，2018，39（6）：55-59.
[2]付敏.高温防护涂料研究与应用现状[J].涂料技术与文摘，2014，35（12）：33-36.
[3]钟燕妮，薛超霞.环保型水性可剥离防护涂料的研制[J].电镀与涂饰，2013，32（12）：59-63.
2.3 过滤精度
图3为注采实验后筛管内外层金属网布的过滤精
度，对比发现：过滤精度值随实验轮次增加而减小，原因是注采产生腐蚀产物膜，使网布丝径增大，网孔
减小，过滤精度值减小。

图3 金属网布过滤精度
3 结论
1）相同压差下，随注采轮次增加，流量、滤出砂量和过滤比均呈现递减趋势，腐蚀产物对砂粒的阻挡作用增大；
2）经过注采实验后的筛管滤出砂粒度中值明显低于模拟地层砂，且过滤精度计算值降低，表明经历5轮次后筛管仍具有良好的挡砂性能；
3）研究结果为稠油热采完井防砂设计提供了重要的支持依据，对保障热采长效稳定开发具有重要意义。

参考文献 
[1] 高彦才，王东，程文佳，等. 动态出砂理论在稠油热采井中的应用[J]. 中国石油和化工标准与质量，2017，37（18）：70-73.
[2]Ma ZH，Sun YT，Liu HT.Corrosion and protection of oil pipe steel P110 in multicomponent thermal fluid[J].Chemical Engineering of Oil & Gas/Shi You，2012，41（6）：583-585.
[3] 李效波，张海龙. 热采筛管冲蚀与腐蚀迭加作用机理[J]. 科技导报，2014，32（3）：49-55.
[4] 宋琦．高精度密纹网过滤精度的理论计算[J].中国矿业大学学报，1993，1：94-100.
作者简介
李效波（1982.06-），男，2009年毕业于中国石油大学（华东）油气井工程专业，现就职于中海油田服务股份有限公司，完井防砂工艺工程师，硕士学位，从事完井防砂研究及工艺。

（上接第97页）。