泡沫吞吐排砂解堵实验装置设计及排砂效果*

泡沫吞吐排砂解堵实验装置设计及排砂效果*

张珈铭 吴晓东 韩国庆 李华昌 史舒哲 郑磊

中国石油大学石油工程教育部重点实验室

近几年来，针对近井地层的堵塞问题，提出了一种泡沫吞吐排砂解堵物理技术。该技术应用于现场后，可以通过解除近井地层伤害来提高油井的产能，增产效果明显。但因对该技术的研究手段较少，因此设计了一套可用于研究泡沫吞吐排砂解堵技术的实验装置，该实验装置可模拟油藏的压缩性及井筒的储集作用，并可使泡沫混合均匀。

泡沫吞吐；排砂；解堵；实验装置设计

油气田在开发过程中，油层常由于各种因素而受到不同程度的伤害，具体表现为表皮系数增大、油气井产量降低或注入井注液困难等。造成近井地带的伤害主要包括产层的自身伤害、流体的伤害、固体颗粒对孔隙吼道的堵塞及机械伤害等。近几年来，针对近井地层的堵塞问题，提出了一种泡沫吞吐排砂解堵物理技术。由于泡沫吞吐排砂解堵技术应用时期较短、缺乏有针对性的研究手段，对此技术认识较少。因此需设计一套完整的室内实验研究设备及方法来指导矿场实践[1-2]。

1 现场应用

胜利油田应用泡沫吞吐排砂解堵技术较早，且取得了令人满意的效果。例如，C104220井于2005年2月转周期注气，至2005年10月供注不足。探砂面施工后判断近井地带发生堵塞。2005年10月6日拔绕后采用普通混气水施工，施工后没有效果。2005年10月12日改用泡沫吞吐排砂解堵工艺，施工后携带出细粉砂0.2m3，冲返砂0.5m3。2005年11月注气后正常生产213天，平均日产液4.69 t，油气比1.17，取得了理想的解堵效果。再如，C108井于1994年11月开始试油，先后经3次压裂防砂注气，均因产液量低不能正常生产。于2006年11月采用泡沫吞吐排砂解堵工艺结合高压充填防砂工艺，注气后正常生产，累积产油365 t，累积产液731 t，平均日产油4.35 t。又如，C429斜315井为稠油井，因近井地带稠油胶结地层砂形成堵塞，2005年10月13日采用注入降黏剂，降低近井地带稠油黏度。该井采用泡沫吞吐排砂解堵工艺，返排出大量泥砂，有效地解除了近井地带的堵塞，开井生产后日产油6 t，增油4 t。

2 实验装置设计

前人针对泡沫吞吐排砂解堵技术的室内实验研究主要存在以下问题：①利用填砂管模拟近井地带，不能客观地反映真实储层，而且由于填砂管尺寸较小，不能很好地体现油藏的压缩性；②将起泡剂、氮气和水在六通阀里混合，并不能混合得十分均匀，有可能出现段塞；③填砂管的出口端即为放喷口，忽略了在井筒中的流动特性，因而不能完整模拟从注入到放喷返排的整个流程。针对存在的问题设计了泡沫吞吐排砂解堵实验装置，见图1、图2。

图1 泡沫吞吐排砂装置

泡沫吞吐排砂解堵实验装置包括：岩心夹持器（模拟近井地带）、第一填砂管（模拟井筒缓冲空间）、第二填砂管（模拟井筒）、第三填砂管（模拟油藏缓冲空间）。岩心夹持器内设置用于模拟油藏的人造岩心，岩心夹持器一端与模拟井筒的第二填砂管的侧壁连通；第二填砂管的侧壁连通一个用以模拟井筒缓冲空间的第一填砂管；第一填砂管与第二填砂管端设有压力传感器，另一端设有与大气导通的阀门；第二填砂管的入口端与磁搅拌泡沫发生装置的出口腔室连通；第二填砂管的入口端还设有第一压力传感器，第二填砂管的出口端设有第三压力传感器；磁搅拌泡沫发生装置的入口腔室与氮气瓶连通，出口腔室与大气导通；岩心夹持器一端设有压力传感器；岩心夹持器的另一端与用于模拟油藏缓冲空间的第三填砂管连通；第三填砂管的另一端与大气导通；各压力传感器与数据采集装置连接。

图2 磁搅拌泡沫发生装置

（1）油藏和井筒缓冲空间。为了体现在泡沫吞吐排砂解堵过程中，油藏的压缩性、井筒的储集作用，特别设计了井筒缓冲容器和油藏缓冲容器。

（2）泡沫制备方式。为了使制备的泡沫均匀，设计了磁搅拌泡沫发生装置。在磁搅拌泡沫发生装置下方安装电机，电机匀速运动，带动叶轮匀速搅动，使中间容器里的泡沫制备均匀。

（3）出砂岩心的制备方式。通过预埋细粉砂来模拟含游离砂的岩心，为研究出砂地层和砂堵的地层提供首要条件。

3 结论

（1）泡沫吞吐排砂解堵技术可解除近井地带伤害，现场应用效果较好，提高了油井的产量。

（2）泡沫吞吐排砂解堵实验装置可模拟油藏的压缩性及井筒的储集作用，并可使泡沫混合均匀。

[1]刘婧，杨世海，曹建达．复合解堵技术在朝阳沟油田的应用[J]．油气田地面工程，2001，20（3）：25-26.

[2]刘雪峰，穆芫，王帅，等．应用人造岩心测定入井流体膨胀率[J]．油气田地面工程，2007，26（9）：1-2.

（010）89734338、zjiaming86@163.com

（栏目主持 张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.019

张珈铭：中国石油大学（北京）博士研究生，研究方向为油气田开发工程。

基金论文：本课题得到了国家留学基金和加拿大CMG基金会项目“Indust r ial Research Chair in Non-Convent ional Reservoirs Modeling”(1602316)的资助。