垂直井筒携砂规律研究

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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

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

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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


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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 .

P油田出砂规律及防砂对策研究报告重点讲义资料

P油田出砂规律及防砂对策研究报告重点讲义资料

Palogue油田出砂规律及防砂对策研究一、Palogue油田概述根据对苏丹Palogue油田的地质及FDP研究,现将该油田的基本情况和数据整理如下,并作为本课题研究的基础。

油田面积: 27.25Km2(P2, Y+S层);地质储量:2234 MMB (P1), 233.5 MMB(P2);主力油层:Yabus Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ层和SamaaⅠ,Ⅱ,Ⅲ, Ⅳ层,属于第三系古新世;油藏类型:YabusⅢ~SamaaⅡ为边水油藏(有断层分割),SamaaⅢ~Ⅳ为巨大水体的底水油藏;构造剖面:从Fal-2井向东、向西逐渐变低,且西翼倾角更缓,向西南和向北逐渐变低,且南翼更缓,地层倾角6°~ 12°;沉积相:Yabus为蛇状河,Samaa为辫状河;井网/井距:正方形井网(2套),800×800 m, Yabus:垂直井; Samaa:水平井;开发井数:81口(其中——直井77口,水平井4口);开发方式:初期——衰竭式开采,1.5年后注水开发;初期单井配产:Yabus : 2800 bopd, Samaa :1200 bopd;采油指数 Yabus:0.404 bopd/psi/m, Samaa :0.18 bopd/psi/m;合理生产压差 Ya :1.17 MPa, Sa : 1.58 MPa;临界生产压差 Ya : 1.38 MPa,Sa : 2.0 MPa;完井方式: Yabus直井,7in套管射孔完成;Samaa 水平井,割缝衬管完成(7in);射孔及割缝参数:孔密16孔/m,孔径(9~12)mm, 孔深≥ 500mm,相位角90度,127枪,SDP43RDX-5-127弹,右螺旋线布孔;射孔液(2%~3%)KCl,射孔负压差≤2.0MPa 割缝缝宽:(0.5-0.7)mm.(水平井)。

1.1油藏地质特性●平均埋藏深度:1100~1400m,(油中深 1300 m);●油层有效厚度:自下而上,油层变薄、物性变差,平面连通性变差。

井网加密后砂体变化规律研究

井网加密后砂体变化规律研究

用 。在应用过程 中, 我们发现 随着井 网的不 断加密, 砂 体展布等沉积特征显现出不 同的特 点, 表 明应适 时开展地质特 征的深化 认识工作 。 本文 以中区西部河流 一三角 洲沉积 的八种 沉积 砂体为例, 论述了井网加密后砂体 的变化规律 。通过对密井 网条件 下的砂 体认识 , 提高和 掌握区域 内砂体 的沉积面貌和特 征, 进而 总结出普遍 性认识, 其成果对低密度井网条件下 的储层描述与认 识将 具有现 实的指导意义。 关键 词: 井网密度 沉积类型 变化规律
的宽度最 高可达5 k m, 河道在侧 向上切 割叠加严 重 , 不 同单一河 道边部沉 积 保存不完整 , 随着 各套井 网的开发, 钻遇 了一些零散 的河间砂体及泥质 充填, 使河 间沉积 区有所增加 , 井网 的每一 次加密其分布 形态并无太 大的
改观 。
②三角洲外前缘相 中的砂体为断续零星分布或为成 片分布 ,在储层描
处的河道砂体也不会很宽。 在分叉合 并处确定河道边界时, 要遵循河流沉积 的规律 , 即河道 中心 为厚砂体 , 向河道两侧砂 体变薄 , 河道边界要 靠近 厚度 薄的砂体或具河边齿化特 征的砂体 , 使河道边界的预测更合理。 从布井方案与实际统计情况看 ,横 向上在 河道边界外预测河道实际未 钻遇比例较 高。从成因分析,对于窄小的顺直河道 ,河流波动范围大约在 2 5 m, 当横 向上在 大于河道边界5 0 m处预测河道砂 时, 钻井风险加 大, 因此布 井位置应控制在河流波动范围内。 ②. 变化类型 ’ 对河道砂的变化类型进行了分析和分类 , 主要包括以下几种 : 是河道局部外扩 , 宽度增大。加密后河道砂体加宽主要有两种情况 :
体 。 总 的表 现 为 不 同相 在 平 面上 展 布 更 加 复 杂 。

井筒沉砂处理技术

井筒沉砂处理技术

二、存在问题和危害
二) 地层出砂带来的危害
1、地层出砂影响油井正常生产或停产 地层出砂造成卡泵,迫使油井停产。出 砂也会造成设备磨蚀堵塞。
二、存在问题和危害
2、地层出砂堆积在井筒,砂面不断上升,造成 油井停产,甚至井下管柱、工具卡阻。 3、低压漏失井及水平井段沉砂处理难度大, 作业费用高。 4、储层出砂影响油井正常生产,造成较大的 经济损失。
五、低压井漏失井冲砂技术
4、抗滤失压井液特点: 1)无游离液体,无固相, 易于泵送; 2)粘度可调; 3)具有暂堵性能,有效防止漏失; 4)工艺简单,施工方便,安全环保。
五、低压井漏失井冲砂技术
5、抗滤失压井液性能指标: 密 度:1.05~1.1g/cm3, 粘度范围:30~100mp, 适用温度:常温~140℃ 常温存放:30天不变质。
七、项目费用构成
由于每口井沉砂情况不一样, 捞砂量也不一样,所以报价很难一 概而论,甲方要求按单井报价,而 且甲方能够接受的价格大约为10万 元左右,请有关部门商讨如何报价?
敬请各位领导/专家批评指正
谢谢大家!
四、水平井负压捞砂技术
二)水平井负压捞砂管柱示意图
请将此页做成动画
四、水平井负压捞砂技术
设计特点: 1、捞砂效率高,且不会造成油层污染。 2、无需泵车、罐车和冲砂液体。 3、现场操作简单,施工安全。
五、低压井漏失井冲砂技术
1、抗滤失压井液冲砂。
为解决这一问题,通过反复研 究和现场试验,采用抗滤失压井液, 冲砂能有效的将沉砂携出。
六、提供服务的内容
水平井负压捞砂技术 1、提供水平井/直井负压捞砂方案设计; 2、提供水平井/直井负压捞砂全套工具; 3、水平井/直井负压捞砂施工技术指导; 4、工具清洗、保养。

Я

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工 艺 设 备
新井 ,未进 行先期 防砂 ,采用螺杆 泵生产 ,频 繁出现井 口无 液 上 修 ,2 0 I 3 年 作业3 次 ,最短作业 间隔仅 1 O 天 ,3 次作业都 发现 砂埋 油藏和杆 管偏磨 的现 象 。该井 举升难 点为 :一是油 稠 ,5 O ℃时原油粘度达9 2 0 0 m P a・ S ; 二 是 动 液 面 深 ,螺 杆 泵 举 升液面为 1 1 1 0 m ;三是地 层 出砂 ,杆管偏磨 严重 。2 0 1 3 年9 月 对 该 井 应 用 携 排 砂 采 油 工 艺 , 应 用 初 期 ,跟 踪 井 口产 出液 中有微量细粉砂 , 目前该井动液面稳 定在3 6 0 米左右 ,井 口含 水有持续下降趋 势,油井供 液能力明显改观 。 3 . 1 . 2转携排砂工 艺前 防砂 失效井 地层 砂粒径小,防砂筛管精度不够或破损导致防砂失效 , 井底砂流入井 筒,造成管柱砂 卡。孔5 9 — 1 7 H 6 多次 因出砂砂埋 油层导致频繁躺井 。 孔5 9 — 1 7 H 6 是2 0 1 3 年2 月孔5 9 区块 N g I I I 油 组 投 产 的一 口水 平 井 ,先期应 用精密 复合滤砂 管完井 ,挡砂精度 为0 . 1 5 m m ,采
制。 3 . 2 轧 机 区 域设 备
( 上接 第 5 8 页)
放置 于最 东侧一流 连铸坯 处 ,成 组的连铸 坯 向前输送 ,气动 挡 板降 下,钢坯通 过气 动挡板进 入后续 的运输辊 道 ,将成组 的 连 铸 坯 向 轧 线 方 向输 送 。 成 组 的 连 铸 坯 由推 钢 机 推 上 均 温 横 移 台架 ,连铸 坯在 台架上经 过一定 时 间的断面均温 后 ,由 托 钢装 置将连铸 坯单支 翻到辊 道上 。辊 道将 连铸坯送 往感 应 加 热炉 加热 ,经 过加 热的连铸 坯 由机 前辊道 运往 轧机进行 轧

深水气田几项完井技术研究

深水气田几项完井技术研究

深水气田几项完井技术研究田峥;叶吉华;刘正礼;罗俊丰;张春杰;金颢【摘要】随着海洋石油进军深水步伐的推进,在南中国海深水作业实践中遇到一系列作业难点和挑战。

恶劣的作业自然环境对深水完井提出了更高的技术标准和要求,在完井工具和设备、施工工艺与完井技术策略上与浅水及陆地完井差异明显。

我国在深水钻完井方面处于起步阶段,相比国外存在不小差距。

针对深水作业特点,分析了作业中的一些难点与关键技术以及深水完井的策略,研究了M深水气田完井关键技术,对射孔技术、精细化完井防砂控制技术、压裂充填技术进行了分析和研究。

结合我国南中国海深水完井作业实践,对深水完井作业中的可能风险点和现场应对技术措施进行了总结和梳理。

研究结果可为后续设计和作业提供参考。

【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P12-17)【关键词】深水完井;策略;防砂;射孔;压裂【作者】田峥;叶吉华;刘正礼;罗俊丰;张春杰;金颢【作者单位】中海石油(中国)有限公司深圳分公司【正文语种】中文【中图分类】TE52全球的重大勘探发现一半以上来自海洋,同时,未来世界油气总储量的44%来自深水。

作为四大海洋油气资源带之一的南中国海(另外3个是波斯湾、欧洲北海和墨西哥湾),地质储量为200×108~300×108 t。

深水油气勘探开发潜力巨大,是中国油气资源的重要战略接替区。

M气田是我国开发的第一个深水气田,作业水深1 350~1 500 m,位于南中国海珠江口盆地29/26 区块,香港东南310 km处,距离PY30-1油田64 km,距离LH11-1 油田102 km。

2006年开始成功钻探,钻遇55.5 m共4个含气沙岩层,珠江组Sand1和珠海组Sand2、3、4。

M气田属于正常压力和温度体系、中孔中高渗气田。

该气田于2011年6月进入完井现场施工阶段,已完成全部9口井的完井作业,于2014年3月底成功投产。

垂直井筒出砂开采最小携砂速度计算_焦艳红

垂直井筒出砂开采最小携砂速度计算_焦艳红

亨 " .:

粒径
1m m )
颖 拉 当童 直 径 (mm )
测定值
一 本 文拟合 式计算值
)
一 实 际最 小 携砂 速 度计 算 值 实测值
理 论最 小携 砂 速 度计 算值
图 2 最小携砂速度修正 系数实验结果 图4 实际最小携砂速度实验结果
理论上, 不同地区的修正系数计算式不 同, 需通过 静态沉降实验确定, 但工程计算中可以采用相似油藏 的 修正系数计算式 "例如根据文献 [1 2 某 油 田地 面实 0 ,
/" 二 分 J 丛丛 瘾
2 ( )若在过渡流沉降区, 2镇R e: 50 , 将 C < 0 D
代人式 (1), 颗粒最小携砂速度为 :
Z r k 口 工 J 峨 !Z
产 !J h l J 了 气 户 !. .
卜 1 r l q .
图1
携砂 实验装 置示 意图
一"2. 尹 50一R歌2万 5, 此时 岛 # 巨-业" 纂 0 1 垫 2而 5 3 ( )若在紊流沉降 区, 0 ( e:< X 1
为常数 0.4 , 代人式(1), 颗粒最小携砂速度为 : 4
4
实验过程及计算分析
4.1 静态沉降实验测定修正系数 静态沉降实验 目的是确定不规则颗粒最小 携砂速
u"1 : V- 一I) ! 一. 4 /("P "g 户
果得到的修正系数值与当量直径关系式 :
4.2 a = 一 0. 132 lln (心 ) + 0. 653 3 动 态实验 修订 实际最 小携 砂速 度
0 . 4 rnrn ! . 3 m m !0 . Z m m !0 . 1 8 m m !0 . 1 6 rn rn " 0

基于阿基米德双螺旋线原理的水力喷射压裂技术

基于阿基米德双螺旋线原理的水力喷射压裂技术

基于阿基米德双螺旋线原理的水力喷射压裂技术仝少凯;高德利【摘要】针对水平井多级压裂双簇水力喷射效果不佳、上下游喷射器冲蚀不均匀和水平井筒内携砂流体中砂粒易沉降等问题,研究了基于阿基米德双螺旋线原理的水力喷射压裂技术.根据阿基米德双螺旋线原理,设计了双螺旋水力喷射压裂管柱及喷射器,并采用可视化试验方法对双螺旋特性进行了室内携砂评价试验;根据牛顿第二定律建立了水力喷射压裂工况下等径直管和双螺旋管柱内携砂流体中砂粒运移的动力学方程,得出了等径直管和双螺旋管柱内砂粒的运动速度计算模型.研究得出,双螺旋水力喷射压裂管柱及喷射器能起到螺旋旋流作用,均衡双簇水力喷射压裂效果和降低上、下游水力喷射器冲蚀的非均匀性;等径直管内砂粒的运动规律符合恒定加速度运动方程,双螺旋管内砂粒的运动规律符合变加速度运动方程.研究结果表明,采用双螺旋结构水力喷射压裂管柱及喷射器是可行的,在均衡多级水力喷射压裂效果和提高水平井筒内携砂流体携砂能力方面具有显著作用.%The multi-stage double-cluster hydraulic jet often encounters problems such as that of rela-tive ineffectiveness,uneven erosion between the upstream and downstream by the injector,and sanding problems caused by the easy settlement of sands.To overcome these challenges,the theory of Archimedes double helix was utilized and integrated to a mathematical model of hydro jet fracturing,which provides the basis in the design of the double-helix hydraulic fracturing tubing string and injector.Then visualizations of the sand-carrying evaluation experiments were performed to evaluate the double-helix characteristics.In ad-dition,kinetic equations of sand migration in sand-carrying fluid through straight pipes anddouble-helix pipes with the same diameter under hydraulic fracturing conditions were obtained based on New ton's sec-ond law,then transformed into the calculation models of the kinetic velocity of sands.As indicated in the research,the double-helix hydraulic fracturing pipe strings and injector can generate rotational flow,w hich help to balance double-helix hydraulic fracturing effects,and reduce erosion unevenness between the up-stream and the dow nstream.T he movement of sands can be described in a model by the accelerated move-ment equation with a constant accelerated velocity and varied accelerated velocity inside straight pipes and double-helix pipes,respectively.T he research demonstrated that the double-helix hydraulic fracturing pipe strings and injector can function well,which are feasible evidently in balancing the multi-stage hydraulic fracturing effects and improving sand-carrying capacity of fluid along horizontal wellbores.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2018(046)001【总页数】7页(P90-96)【关键词】水力喷射压裂;阿基米德双螺旋;喷射器;压裂管柱;携砂流动【作者】仝少凯;高德利【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;油气资源与工程国家重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;油气资源与工程国家重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE357.1低渗透致密油水平井通常采用“双簇水力喷射器+TDY底封拖动封隔器”拖动压裂管柱进行储层改造、试油、完井一体化水力喷射体积压裂作业。

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

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

出砂气井携砂产能研究
略, 为此推 导 了其 表 达 式 , 并将 其考 虑 进 力学 平 衡

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

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

深层致密砂岩气藏井筒出砂机理研究

深层致密砂岩气藏井筒出砂机理研究

128深层致密砂岩埋深大,储层非常致密,以往的经验表明这类储层基本不会出砂,然而近年来这类气藏暴露出砂问题严重,研究出砂机理对气藏的开发意义重大。

由于该类气藏出砂的非常规性,传统的仅基于岩石破坏的研究方法已经不足以揭示出砂的真正原因。

为了更好地研究该区块的出砂机理,在充分认识单井出砂情况的基础上,确定出砂井的生产特征。

利用岩石力学模拟和微粒运移模拟确定出砂机理。

1 出砂机理研究现状出砂是一个非常复杂的过程,国内外有很多学者针对储层出砂做过大量的工作。

出砂过程由4个步骤构成:力学扰动、破坏、破碎、运移,其中Morita在1989年系统地提出了出砂的所有影响因素,包括压力变化、压力梯度、垂向应力和水平应力、应力加载历史、岩石变形和破坏、射孔孔眼几何尺寸和密度、井眼斜度、毛管力、由于化学作用造成的岩石强度弱化效应等。

在整个工业界出砂研究由来已久,综合而言一般包括以下几种机理:压缩破坏:由于压力衰竭或生产压差触发,多发于固结比较好的砂岩油藏;拉伸破坏:一般是由于压力梯度过大造成的,通常发生在欠固结的砂岩油藏;冲蚀破坏:由于流动的拖拽和冲击力从而对岩石造成的破坏。

由于出砂对生产造成的破坏性,所以人们也在治理出砂的过程中不断地总结各种预测出砂的办法,希望能够做到防范于未然。

因此在不同的历史阶段也提出了不同的预测方法。

整个工业界现在已经形成了一整套非常完整的出砂预测方法,具体包括:现场观察、经验方法、实验室分析、数值模拟、综合分析和解析法。

2 深层致密砂岩气藏出砂机理总结我国主要深层致密砂岩气藏的出砂机理,大致可以分为以下几种:(1)气体流速。

目前已观察到大量由于高速气流携砂对生产管柱的破坏,这说明携砂的高速气流有极强的破坏性。

材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的磨损现象叫冲蚀磨损。

其定义可以描述为固体表面同含有固体粒子的流体接触做相对运动而造成其表面材料所发生的损耗。

携带粒子的流体可以是高速气流,也可以是液流。

井筒气流携砂的研究现状与思考

井筒气流携砂的研究现状与思考

井筒气流携砂的研究现状与思考汪潇;王修武;王婧;周彪;晏庆辉【摘要】井筒气流携砂是天然气开采中难以完全克服的现实,携砂生产已成为一种重要的生产方式.通过对目前气井携砂理论研究、建立模型、模拟实验已有成果的阐述,就气井携砂生产的改进提出看法.为气井携砂、气井携液生产的进一步研究提供参考和借鉴.【期刊名称】《产业与科技论坛》【年(卷),期】2011(010)004【总页数】2页(P106-107)【关键词】气井;携砂;模型【作者】汪潇;王修武;王婧;周彪;晏庆辉【作者单位】长江大学石油工程学院;长江大学石油工程学院;长江大学石油工程学院;长江大学石油工程学院;长江大学石油工程学院【正文语种】中文油气井在生产过程中,会携带出一定量的砂粒。

如果携带砂粒太多,会堵塞井筒,严重时,会造成设备腐蚀、砂卡等危害;如果携带砂粒太少,堆积在井底,造成井底堵塞。

建立一种模型,确定不同粒径的砂粒在井筒中既可以带出,又不至于对井筒产生破坏性冲蚀所必须的气流、气压尤为重要。

目前国内外文献中多是对气井携液的研究,鲜有对气井携砂的研究。

而研究气井携砂对于携砂、携液生产以及防砂都起着导向的作用。

为了更深入地研究和探讨气井携砂,就必须对我国气井携砂的发展有一个清晰的认识。

笔者就目前我国气井携砂理论研究现状、建立模型和模拟实验作了综述,并提出了自己的看法。

一、气井携砂理论研究现状现有的研究都是利用气固两相流动理论,对气井中的砂粒受力进行分析,研究固体颗粒在井筒中的流动规律,假定在气井中的颗粒在受力平衡的条件下,推导气井携砂的临界流速和临界产量公式,并用于实际天然气气井数据分析。

2001年,张国荣研究砂粒在流动液体中的运动规律,以砂粒的重力和浮力为分析主线,确立了砂粒沉降速度与井眼流体平均速度间的相关关系式,引入了不规则固体颗粒的形状系数,建立起了较为合理的数学模型,而且在实践中也得到了运用。

2002年,李明忠借助自建的实验装置,研究了油井出砂砂粒在流体中的沉降规律,得到了自由沉降末速的一般计算公式,并且考虑了在不同流态下阻力系数与雷诺数的关系,分别以砂粒在煤油和水中的沉降规律研究并提出了取实际颗粒用静态沉降实验的方法直接测取不同的颗粒不规则形状系数。

《钻采工艺》杂志封面照片征稿启事

《钻采工艺》杂志封面照片征稿启事

1 题材 : 映油 气勘探 开发 生产、 . 反 科研等相 关活动 , 无论 人物 、 风光 , 场面、 大 小特写 , 只要 沾“ 油味 ” 有意境 , , 有 关感 即可。尤其欢迎带有鲜 明地域特 色、 人文特 色的石 油钻 采生产一线的照 片。
气 水层 发生 水窜 , 4— 2— 3层 连通 边 水 , 能量 充足 。 是 ( . 0~4 8 )×1 m / , 井 的 实 际 产 量 是 28 .5 0 。d 该 40 .6×1 T / , 有下 调 的 空 间 , 了减 少 边 水 的 0 I d还 I 为 侵 入量 , 议 把 该 井 产 量 下 调 , 不 应 小 于 2 8× 建 但 .

量纲 ; 动能因子 , 8 0; 取 . 一流 体黏 度 , P ・; m a S c一 与 出
砂、 腐蚀 、 材 、 管 工作状 况有 关 的经验 常数 ;一重力 加速 度 , g
9. m/s 81
4— , 4 分析 判 断 认 为 该 井 与未 射 开 层 段 2—4—3 涩 4— 1井 在有 边底 水排 超 细砂 区 的产量 范 围 2
例 3 涩 4—2 井 , 井储 层 顶部 深度 为 l39 5 : l 该 1.
m, 井底 流压 为 9 7 P , 压 为 1. 1MP , 口 .6 M a 静 0 2 a井 压 力 为 80M a产 气 量为 40 . P , .6×1 1 / , 产 水 0 T d月 I 量 为 185 n , 3 .1i 射孔层 段 是 2— 4—12—4— 、 2及 2
m/ ; d 一 冲蚀流速 ,Vs H 颗粒沉 降末速 , / ; 一 井 n ; 一 m sP ^
是 ( .7~6 6 )×1 i / , 井 的 实 际 产 量 为 47 .1 0 n d该

大庆致密油储层改造获重大突破

大庆致密油储层改造获重大突破
王治 中, 邓金根 , 孙福街 , 等 . 井筒砂粒 运移规律 室 内模
5 结 论 与 建议
( 1 ) 通过支撑剂运动状态理论分析和活性水临界 携 砂 流速 论 证 , 确定 出不 同煤 层厚 度 、 不 同注入 方 式
下 临 界携砂 排 量 。
( 2 ) 将井筒临界携砂流速理论计算与现场压裂施 工经验参数结合 , 考虑到施工受孔 眼摩阻、 液体滤失 等综合 因素 的影响 , 现场施工排量应为理论计算值
安泽 斜坡 带 4口煤层气 井 压裂后 投产 , 目前 正处
参考 文献
蒋廷 学, 丁云宏 , 李治平 , 等. 活性水携砂指进压 裂的优
J } L
皿 rL

化设计方法 [ J ]. 石油钻探技术 , 2 O l O , 3 8 ( 3 ) :8 7 . 9 1 .
rL

1 O倍 左 右 。
拟试验研究 [ J ]. 石油学报 , 2 0 0 6 , 2 7 ( 4 ) :1 3 0 . 1 3 2 . 单 高军 , 杜 志敏 , 惠丽丽, 等. 全井筒泡沫油流 临界携砂 流速 计 算模 型 [ J ]. 大庆 石 油 学 院学报 , 2 0 0 8 , 3 2 ( 4 ) :
49 — 52.
( 3 ) 针对 3 ≠ } 煤层分叉厚度变薄特点 , 通过优化射 孔方式 、 施工参数 和注入方式 , 选用分层压裂工艺 , 实现对煤层有效改造 , 现 场 成 功 实施 活性 水 低 排 量
( 修 改 稿 收 到 日期
2 0 1 3 — 0 3 — 1 5 )
[ 编辑
特 点及水 平井钻遇情 况 , 开展 了人 工裂缝布缝优化 , 优
大庆致 密油 气资源丰 富, 但 其孔渗条件 极差 , 孔 喉

《2024年苏丹6区稠油油藏有限携砂冷采机理研究》范文

《2024年苏丹6区稠油油藏有限携砂冷采机理研究》范文

《苏丹6区稠油油藏有限携砂冷采机理研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长,稠油资源的开采和利用显得尤为重要。

苏丹6区稠油油藏作为该国重要的能源储备之一,其开采技术的研究与开发对于保障国家能源安全和经济发展具有重要意义。

有限携砂冷采技术作为一种新型的稠油开采技术,具有较高的开采效率和经济效益,因此,对其机理进行深入研究具有重要的理论和实践价值。

本文旨在探讨苏丹6区稠油油藏有限携砂冷采的机理,为该地区的稠油开采提供理论依据和技术支持。

二、研究区域概况苏丹6区稠油油藏位于苏丹境内,具有较高的稠度,传统的热采技术在此地区的应用受到限制。

有限携砂冷采技术在该地区的运用,对于提高开采效率和经济效益具有重要意义。

该地区的地理、地质条件以及稠油特性对于选择合适的开采技术和确定采收率具有重要影响。

三、有限携砂冷采技术概述有限携砂冷采技术是一种新型的稠油开采技术,其核心在于通过限制携砂量,减少井底回压,提高采收率。

该技术具有以下特点:一是适用于稠油、特稠油等高粘度油藏;二是可以降低井底回压,提高采油效率;三是设备简单,操作方便,具有较高的经济效益。

四、有限携砂冷采机理研究1. 油藏工程分析在苏丹6区稠油油藏的开采过程中,由于稠油的粘度高,容易导致井底回压增大,影响采收率。

有限携砂冷采技术通过限制携砂量,降低井底回压,使油流能够更顺畅地流入井筒,从而提高采收率。

2. 流体力学分析在有限携砂冷采过程中,携砂量的限制使得井筒内的流体流动更加均匀,减少了局部高速流动和涡流现象,从而降低了井底回压。

此外,该技术还通过调整流体流速和流向,使油流更好地与井筒壁接触,提高了油流的剥离效果。

3. 岩石物理性质分析苏丹6区稠油油藏的岩石物理性质对于有限携砂冷采技术的实施具有重要影响。

该地区的岩石具有较高的孔隙度和渗透率,有利于油流的流动。

然而,由于稠油的粘度高,容易在岩石表面形成附着层,影响采收率。

有限携砂冷采技术通过限制携砂量,减少了附着层的形成,提高了采收率。

单段垂直高深采区溜井生产管理实践

单段垂直高深采区溜井生产管理实践

单段垂直高深采区溜井生产管理实践发布时间:2023-04-21T16:34:20.662Z 来源:《中国科技信息》2023年第34卷第1期作者:巴鑫[导读] 总结镜铁山矿黑沟2#溜井近年来出现的一些生产故障,提出尽最大可能避免这些故障的管理和技术措施巴鑫甘肃镜铁山矿业有限公司甘肃嘉峪关市 735100摘要:总结镜铁山矿黑沟2#溜井近年来出现的一些生产故障,提出尽最大可能避免这些故障的管理和技术措施,为溜井使用维护提供参考。

关健词:高深溜井堵塞生产管理爆破管理1 引言镜铁山黑沟2#溜井为单段垂直高深溜井,由于溜井所处位置岩层地质状况差以及生产初期对高深溜井使用要求认识不足等原因,自2006年投产运行至今,2#溜井先后出现了16次井筒堵塞,十多次较大规模的井口片帮,数十次放矿口被井筒、井口片帮岩石大块堵塞故障,给全矿的安全生产带来了极大的被动。

针对这些年参与该溜井的生产技术管理和溜井故障处理,总结了该溜井日常使用过程中需要注意的事项。

2 溜井使用管理2.1 生产技术管理2.1.1 溜井口周围必须保持3%的反坡,防止雨季积水流入溜井后造成粘结堵塞或积水渗入溜井周围岩体的裂隙引起溜井片帮,一般要求溜井口50m以内不得形成积水坑。

2.1.2 不论溜井使用与否,必须保持满井生产,期间溜井空段不得超过30m(这样做的好处有二,其一能够杜绝卸矿过程中大块矿石对溜井壁的冲击,其二溜井内的矿石对溜井起到支撑作用,可缓解地压对溜井壁的压力,防止溜井口片帮),若超过30m时,与矿调度联系降低3400运输拉矿强度,并在采场积极组织矿石生产。

2.1.3 溜井严禁灌入三维超过750mm的大块,禁止废旧钢铁进入溜井。

2.1.4 严格控制进入井矿石的粉矿和水分比例。

正常生产期间入井矿石粉矿比例不得超过25%;在放矿设施检修等需要停止拉矿之前,要确保溜井内矿石粉矿比例不超过15%,且水分不得介于3%~7%[1]之间,否则要将溜井内矿石置换完毕后方可停止拉矿。

立井井筒流砂层段井筒汪浆防涌砂技术研究与应用

立井井筒流砂层段井筒汪浆防涌砂技术研究与应用

中新统 ( N1 ) :厚 1 4 3 . 5 2 m,上部 由灰黄、棕 黄、土黄 色中一 细粒砂层 、灰黄 、土黄 、灰绿色 亚粘土 ,粘土 组成 ,含铝土质 。 下部 以黄 、灰绿色粘土为主 ,含 铝土质和石 膏晶体 ,夹细砂 、粉 砂质透镜 体。底部发育一层灰 白色钙质亚粘土 ,局部 已成岩 。与 下伏地层 不整 合接触 。 2 . 3二叠系下统 山西组 二叠 系下统 山西组 与新 生界地层岩性 为粉砂岩 、细粒砂岩 , 均为层状岩层 。 粉砂岩 :厚度 为 1 . 4 3 m,灰色,厚层状,局部可见植物根部 化石碎片及植物 叶部、茎部化石碎 片,偶 见碳 质面 。岩 芯整状 。 细 粒 砂 岩 :厚 度 为 6 . 1 3 m, 灰 色 、 浅 灰 色 , 中 厚 层状 , 成 分 以石英为主 ,长石岩屑 次之 ,夹深灰色粉砂岩 条带 ,呈互层状 , 层面可见 少量碳质物及植物化石碎 片,顶部可见少量粉砂质及泥 质泥砾 ,钙质胶 结。 粉砂岩:灰色,中厚层状 , 局部可见细砂质团块及砂泥质条带。 断面可见少量黄铁矿薄膜 ,偶见棕色云母碎片。具少量细 小裂隙。 3 . 施工方 案 3 . 1 流 砂 层 施 工 方 案 根据新桥煤矿南风井进风井 实测地质柱状 图,揭露有 5处流 砂层 ,为了防止凿 孔时流砂 涌出造成 大的突水 事故,决定对壁问 注浆段含 流砂层层位利 用预 先埋 设插 管再进行注浆 的施 工方式。 首先采用 中5 5 mm钻 头钻进 至孑 L 深4 0 0 am,埋 设 3 r 8 am插 管, r 埋设插管后用双液浆进行注浆 固管 ,对插 管做 耐压 实验 ,试验压 力大于注浆终压 的 1 . 2倍,插 管固定标准以试压时管子周围不跑 水 ,达到 设计压力 后,插管 不松动 ,压力表维 持 3 0 mi n为合格 。 试 压 成功 后用 ①3 2 mm~2 8 mm 钻头 正 常钻 进至 设 计孔 深 , 然 后 通过 自制加工的专用分流泄压器,利用分压分流的原理进行注浆施工。 施工流砂层期 间,严禁施工其它注浆孔 ,必须经防流砂孔孔 口管耐压试压成功 以及 打穿内壁进入外壁确认无流砂层 后,才可 施工其它注浆孔 。 其 它 注 浆段 施 工 时 ,埋 设 ①3 3 mm 插 管 ,注 浆插 管长 度 6 0 0 mm, 。注浆 插管埋设时用破 布缠绕注浆管 ,然后 砸入 孔 内, 并用道钉钉牢 固,用铁 丝将注浆插 管连接 绑扎 牢固。注浆插管外 露长度约 5 0 mm,注 浆结束后对注浆插管外露部分进行处理 ,并 用水泥胶泥将钻孔抹平 实。 3 _ 2施 工 段 的 确 定 此次注浆 分两 次进 行,先进 行壁后注浆 ,然后在对壁 间进行

方圆化工PCS防砂资料1

方圆化工PCS防砂资料1
水平井PCS防砂 工艺技术
(打孔筛管防砂)
编 审:韩荣山

第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 第六部分 第七部分 第八部分 第九部分

水平井水平段的特征 目前水平井防砂方法 水平井中PCS防砂原理 打孔筛管的设计 充填条件与参数 施工用剂与技术要求 入井液的组成 施工工艺与程序 现场应用情况(侧钻打孔筛管防砂)
图G 打孔筛管PCS充填工艺示意图
1、充填砂粒径的选择原则:当人工砂挤入 地层并固化后,形成有效的高强度砂体。充填人工砂的平均粒 径与地层砂的粒度中值应控制在适当的范为内,即比值为5-6 倍。实验和现场应用证明,这个比值的人工砂能够完全防止地 层砂进入或穿过人工充填层,从而对人工砂体形成的渗透性几 乎不会造成影响(见图2)。而对于粘土颗粒的运移,由于充填 人工砂的平均 粒径与粘土颗粒或略大于粘土颗粒的粉细 砂的平均粒径之比要大得多,其可以穿过 人工充填层,而比值在6-16的砂粒则会 镶入砂体,将会对地层渗透率产生危害, 所以必须将其固定或推至流体不足以携带 的远井地带。因受到井底压力漏斗的影响, 较远地层的流体速度小,拖曳力较弱。粘 土颗粒或大于粘土颗粒的粉细砂处于相对 稳定(或被固定)的条件下,不会在地下 运动;而人工砂充填产生的准表皮效应引起 的油气附加流动阻力较小,可保证最大的 图H D /d 比值与砾石渗透率曲线 产量。


2、打孔筛管完井的水平井段 钻至水平段时下入套管并固 井,继续钻进至设计井深。净化 泥浆,下入打孔筛管钻井完井。 用洗井液替出泥浆、洗井、压井, 采用可固结砂充填打孔筛管的方 式完井。这种方式可提高渗流能 力并防止出砂。 注:间隔式长打孔筛管加短盲 管。主要为封堵水层。
图A 固井定向射孔完井示意图

垂直井简气流携砂理论模型分析

垂直井简气流携砂理论模型分析

动 。当受力 刚好处 于对等 状态 的时候 ,也就 是临界 状态 时 ,颗粒 处于悬 浮状态 。 1 1 固体 颗粒 所受 的 力 .
在 砂 粒 运 动 的过 程 中 ,单 个 砂 粒 所 受 的力 有 很 多 ,通 过 调 研 ,归 纳 有 如 下 两 类 :轴 向力 ( 力 、压 重
力 ,粘性 流体 中颗粒作 任意非 恒定 流动 时所受 附加质量 力与其 在理想 流体 中所 受 附加 质量力有 相同 的形
式 ,即 :
[ 稿 日 期 ] 2 1 一o 收 0 1 3—2 o [ 金 项 目 ] 国 家大 学 生 创 新 性 实 验 计 划项 目 ( 8 0 8 1) 基 01495。
力 梯度力 、浮力 、表 面力 、 ast 、附加 质量力 等) B se 力 ;侧 向力 ( g u 力 、S f n力等 ) Ma n s af ma 。
1 2 颗 粒 受 力 分 析 .
通 过 调 研 发 现 ,在 以 下 情 况 中 B se 力 可 以 忽 略 不 计 , 如 : 流 通 密 度 与 颗 粒 密 度 之 比小 于 0 0 2 a st . 0 时 可 以忽 略 B se 力 ,气 体 流 动 的 无 量 纲 频 率 小 于 0 5时 可 以 忽 略 B se 力 ¨ ; 而 且 , 对 于 附 加 质 量 ast . ast
石油 天 然 气 学 报 ( 汉 石 油 学 院 学报 ) 21 年 5 江 01 月 第 3卷 3

第5 期
2 74 ・
J u n l f la dGa eh oo y( . PI Ma. 0 o r a n sT c n lg J J ) o Oi y2 1 Vo. 3 N . 1 13 o 5
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实验 介质 水 煤油 水 煤油 水 煤油 水 煤油 水 煤油
沉降末速 us0/ ( m·s - 1)
实测值
计算值
0. 069 97 0. 059 50 0. 057 99 0. 049 32
0. 076 39 0. 064 12 0. 063 17 0. 053 03
0. 030 96 0. 026 30
0. 355 0. 149
0 0. 017 89 0. 029 99 0. 044 90 0. 059 87 0. 074 96 0. 090 28
0 0. 012 56 0. 021 64 0. 030 45 0. 039 16 0. 045 92
0. 057 99 0. 051 21 0. 046 59 0. 041 02 0. 034 36 0. 028 91 0. 023 26 0. 020 80 0. 016 68 0. 013 40 0. 009 97 0. 007 90 0. 004 61
gds (ρs - ρl) 3 CDρl
.
(4)
目前 ,比较典型的求解颗粒沉降末速 us0 的方
法是依据颗粒雷诺数 ( Re) s 将实验数据分三段进行
回归处理 。
(1) 层流区 。( Re) s < 1 ,此时遵从 Stokes 定律 , 即
u s0
=
g (ρs - ρl) 18μ
d
2 s
.
(5)
1 砂粒在静液中的自由沉降
1. 1 球形颗粒的沉降末速[1 ] 球形固体颗粒在牛顿流体中的自由沉降运动是
最简单的情况 ,其中固体颗粒浓度较小 ,颗粒间既不
相互碰撞也不相互影响 。
假设一种均匀 、光滑以及密度为 ρs 、直径为 ds 的球形颗粒处于密度为 ρl 、粘度为 μ 的流体中 , 且 体系中无静电和外界离心力的作用 , 仅处于重力作
(
Re)
s
=
ρl
us
μ
d
s
.
(3)
经过比较短的加速阶段之后 , 颗粒在流体中沉
降所受到的阻力 FD 将与引起颗粒沉降的力 Fg 相 平衡 ,因此颗粒作匀速沉降 ,此时颗粒的沉降速度即 称为最终沉降速度 ( 沉降末速) 。联立式 (1) 和式
(2) ,便可得到沉降末速 us0的表达式为
us0 =
4
形状不规则砂粒在流体中沉降的轨迹随机性很
大 ,而实际生产井井筒中产液的流速场又极具复杂 性 。因此 ,仅靠理论方法很难准确预测砂粒在井液 复杂流场中的实际沉降速度 , 必须借助一定的实验 手段 ,研究特定地层的出砂在一定井液环境中沉降 的统计规律 。
为了研究砂粒沉降速度与井筒流体平均流速之
间的关系 ,设计了如图 1 所示的实验装置 。以水为 井筒产液 , 筛选了胜坨油田油井所产的粒径 ( mm) 为 0. 417 ,0. 355 ,0. 288 和 0. 149 的砂粒 ,在长 4 m 、 内径 30 mm 的有机玻璃管中进行了携砂实验 ,实验 结果见表 2 。
为流体沿管道流动的压力梯度 ;μ为流体的粘度 ; r0
为管道的半径 。
由式 (10) 可知 ,层流条件下 ,管道中流体速度的
最大值出现在管道轴心 ,其计算式为
u ma .
(11)
而管道中流体的平均流速出现在半径为 2 r0/ 2 的
圆环上 ,其计算式为
u
=
Δp 8μl
r20 .
0. 033 62 0. 028 22
0. 020 80 0. 017 78
0. 022 68 0. 019 04
0. 013 85 0. 011 73
0. 015 01 0. 012 60
形状校正系数
0. 916 0. 928 0. 918 0. 930 0. 921 0. 932 0. 917 0. 934 0. 923 0. 931
垂直井筒携砂规律研究
李明忠 王卫阳 何岩峰
袁 谋
(石油大学石油工程系 ,山东东营 257062) (胜利石油管理局)
摘要 :借助砂粒在水和煤油中的静态沉降实验 ,优选出实际油井出砂自由沉降末速的预测公式 ,并计算得到了 砂粒的不规则形状校正系数 ,通过流动携砂实验获得了砂粒在流动液体中的沉降规律 。由于受管道内流体速度场 的影响 ,砂粒的实际沉降速度并非自由沉降末速与流体平均流速的矢量和 ,而是与平均流速和砂粒自由沉降末速 之间有一个线性的统计关系式 。该研究最终确定出砂粒在井筒中表现为沉降 、悬浮及上升运动的临界条件 ,此临 界条件可作为有效实施井筒防砂工艺的理论依据 。
对研究井筒沉砂规律更有价值 。
1. 2 砂粒不规则形状对沉降末速的影响 油层所产出的砂粒 ,大都是不规则的石英砂 。
由于形状不规则的砂粒在流体中自由沉降时的阻力 系数比球形颗粒大 ,且其在沉降过程中往往伴随有 随机的横向上的漂移运动 ,因此 ,在其他条件相同的 情况下 ,形状不规则的颗粒要比球形颗粒的沉降末 速小 。Swanson 给出了一个计算任意形状颗粒沉降 末速的相关式[2 ] ,即
2000 年 第 24 卷 石油大学学报 (自然科学版) Vol. 24 No. 2 第 2 期 Journal of t he University of Petroleum , China Apr. 2000
文章编号 :100025870 (2000) 0220033203
关键词 :油井 ;砂粒 ;沉降速度 ;校正系数 ;临界流速 ;携砂实验 中图分类号 : TE 355. 5 文献标识码 :A
引 言
油井生产系统的防砂有三个主要途径 :一是地 层防砂 ,二是井筒防砂 ,三是采取一定的措施确保进 泵的砂粒能够被排出泵筒及井筒 ,或选用一定的机 械设备防止井液中的砂沉积于泵中 。砂粒在井筒流 体中的运动状态可分为沉降与上升 ,两者的运动方 向不同 ,但从动力学角度分析 ,其实质均为固体颗粒 在连续流体介质中的相对运动 。因此 ,本文从最简 单的砂粒自由沉降出发 ,研究砂粒表现为沉降 、悬浮 及上升运动的临界条件 ,为优化深井泵抽汲参数 、进 行合理的生产管柱设计及砂锚等井筒防砂工具设计 提供理论依据 。
则形状综合校正系数 ; us0为按球形颗粒计算的砂粒
沉降末速 。
用胜坨油田的油层出砂分别在水和煤油中进行
了实验 。实验选用的砂粒密度为 2 650 kg/ m3 ,粒径
(mm) 分别为 0. 105 ,0. 149 ,0. 208 ,0. 355 和 0. 417 ;
水的粘度为 1 mPa·s ;煤油的密度为 774 kg/ m3 ,粘
用之下 ,引起颗粒向下沉降的力为
Fg
=
π 6
d3s
(ρs
-
ρl)
g.
(1)
颗粒在流体中沉降而受到的阻力为
FD
=
π 8
CDρl
u2s
d
2 s
.
(2)
式中 , us 为颗粒的速度 ; CD 为阻力系数 。据因次分
析可知 , CD 为固体颗粒雷诺数 ( Re) s 的单值函数 。
固体颗粒雷诺数 ( Re) s 定义为
图 2 砂粒平均沉降末速与流体流速的关系
由图 2 可以看出 ,同一粒径的砂粒 ,在垂直井筒
实 测值小 ,而且相对误差较大 ,一般在23 . 7 %~
60. 3 %。因此笔者认为 ,研究不同地区的井筒沉砂
规律时 ,可用当地油层实际砂样进行沉砂实验并获
得砂粒不规则形状的综合校正系数统计值 ,以对球
形颗粒沉降速度计算式进行校正 ,即
us0s =αus0 .
(9)
式中 , us0s为不规则形状颗粒的沉降末速 ;α为不规
(12)
由式 (10) 还可进一步推导出距离管轴心 r 以外区
域内流体的平均流速为
第 24 卷 第 2 期 李明忠等 :垂直井筒携砂规律研究
·35 ·
u
rr0
=
Δp 8μl
(
r20
-
r2) .
(13)
它与全管道内的平均流速之比为
u rr0 = 1 -
u
r2 r0 .
(14)
由上述方程可知 , 由于流体速度分布的不均匀
杂化 。
2. 1 井液流速分布对砂粒沉降的影响
流体在管道中流动时 ,由于受到管壁的影响 ,流
体速度在横截面上的分布并不均匀 。管道中心处的
流速最大 ,接近管壁处的流速较小 ,在管壁上的流速
为零 。在层流条件下 ,管道断面上液流速度的分布
式为
u (
r)
=
Δp 4μl
(
r20
-
r2) .
(10)
式中 , u ( r) 为距离管道中心 r 处的流体流速 ;Δp/ l
图 1 流体携砂实验装置
以实测砂粒沉降末速为纵坐标 ,以计算的井液 平均流速为横坐标 ,将表 2 中的实验数据绘成图 2 所示的散点图 。
表 2 流水携砂实验数据
粒径
井筒流体 砂粒平均 平均流速 沉降末速
粒径
井筒流体 砂粒平均 平均流速 沉降末速
d s/ mm u/ ( m·s - 1) u s/ ( m·s - 1) d s/ mm u/ ( m·s - 1) u s/ ( m·s - 1)
末速计算值小 。大量实验结果表明 ,同一油层出砂 的不规则形状校正系数比较接近 ,可由实验确定一
个平均值 。实验获得的胜坨油田油层出砂的形状校 正系数平均值为 0. 925 。
表 1 砂粒在水和煤油中的沉降末速及形状校正系数
粒径 ds/ mm 0. 417 0. 355 0. 208 0. 149 0. 105
性 ,即使是同一颗粒 , 当处于管道中不同位置时 , 它
所表现出的运动形式也可能不同 。如当垂直管道中
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