高效开采(防砂)完井实验室在2022年度高效工作，圆满完成实验室年度工作任务。本期推文梳理总结2022年度在各方支持下PSCCL实验室的主要技术研究进展。
进展1：疏松砂岩油气藏多层合采长周期生产分层出砂过程模拟和出砂形态刻画技术及工程应用
对于疏松砂岩中高渗易出砂储层，经过长周期出砂开采后，其近井出砂亏空形态及孔渗喉物状分布并不清楚，并且现有技术难以实现精细刻画，制约后续控砂增产工艺实施。其科学问题是非均质砂岩储层在复杂应力和流动场条件下的颗粒剥落与运移。某油田储层模拟预测结果表明：5口井的出砂亏空区域半径分布在0.6m至1.6m之间，近井出砂亏空程度较大，外围相对较弱。出砂亏空无论在多层间还是单层内，都存在明显的非均质性，具体取决于各层各自生产采液强度和地质胶结强度。挤压充填施工优化以及施工后各层的填砂量等与出砂亏空直接相关。该成果实现了给定生产周期和生产条件下的油井近井地带出砂亏空形态的快速可视化模拟预测，为后续防砂优化提供关键基础。
合作支持：国家自然科学基金、胜利油田石油工程技术研究院、胜利油田孤东采油厂、中国石油青海油田钻采院
学术论文：Gerald Gwamba,Dong Changyin,ZhouBo，Investigating unary binary and ternary interactive effects on pressure drawdown for optimal sand production prediction，Journal of Petroleum Science and Engineering，2022，
学术论文：Chang-Yin Dong,Bo Zhou,Fan-Sheng Huang,Lei Zhang,Yi-Zhong Zhao，Yang Song，Microscopic sand production simulation and visual sanding pattern description in weakly consolidated sandstone reservoir，Petroleum Science，202203，19(1)
| 进展2：疏松砂岩油气藏多层挤压充填可视化模拟及施工参数优化设计技术 |
基于长周期出砂亏空形态，创新构建了考虑储层孔渗和出砂亏空差异的多层挤压充填模拟和优化设计方法，实现多层挤压充填可视化模拟和施工参数与泵注程序优化设计，提高充填密实度和综合效果。对于多层挤压充填，由于层间地质条件和出砂形态非均质性，各层的吸液量和填砂量均明显不同；后挤注抑砂剂在各层的最终位置难以保证均附着在砾石充填层外部区域。在具体设计时需要针对重点出砂和防砂层位进行具体泵注程序设计。根据防砂方式、充填砾石量等设计泵注程序。可在储层出砂亏空形态基础上，可视化模拟各生产层位的充填动态，包括挤注液量、充填砂量、充填程度等，以达到最优充填效果为目标优化施工泵注程序。
合作支持：胜利油田石油工程技术研究院、胜利油田孤东采油厂、中国石油青海油田钻采院
发明专利：一种垂直井管外出砂亏空剖面预测及高饱和砾石充填施工方法 ZL202010195465.2
| 进展3：疏松砂岩储层挤压充填与稳砂剂“远稳近防”防砂技术及其模拟与设计方法 |
研究提供一种考虑化学稳砂剂稳定吸附耐冲刷临界流速特性、储层物性的稳砂剂-砾石充填复合防砂施工泵注程序及其泵注参数设计方法，提高稳砂效果和综合防砂效果。解决传统复合方法由于泵注程序和参数设计不合理导致的防砂效果差的问题。具体包括：一种先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工泵注程序。其优点是能够使化学稳砂剂稳定在砾石充填区域外部目标区域，起到稳砂抑砂作用。先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工参数设计方法，能够使化学稳砂剂扩散至指定区域并实现稳定吸附和稳砂抑砂作用。提出的先挤压砾石充填、后挤稳砂剂的复合控砂施工泵注，以使化学稳砂剂扩散至指定区域并实现稳定吸附和稳砂抑砂作用为目标，提出一套复合控砂施工参数设计方法。优化砾石充填与多级稳砂剂复合控砂工艺泵注参数，使砾石层挡砂与稳砂剂稳砂效果均得到最大化。优化参数主要包括具体包括：砾石充填层半径范围预测、稳砂剂用量、泵注排量、顶替液用量和泵注排量等。
合作支持：胜利油田孤东采油厂
发明专利：一种出砂油气井复合控砂施工设计方法，ZL202211267730.9
发明专利：一种中高渗油气藏出砂模式划分及固体控制与管理方法，ZL202210282921.6
| 进展4：水平井与大斜度井砾石充填可视化模拟与设计技术实现工程现场应用 |
通过系统模拟实验，构建了充填过程模拟的数学模型，研发了一套水平井与大斜度井砾石充填机理及可视化过程模拟方法与程序模块。研究形成了一套水平井与大斜度井砾石充填施工参数组合优化设计与效果预测方法。完成了3口井已实施井的模拟评价和4口待实施井的砾石充填参数优化设计技术方案，支撑现场应用。
通过系统实验观察总结了水平井砾石充填的两种充填方式，分别为有沉积砂床的α/β波式充填方式，和无沉积砂床的反向充填方式。α波充填过程中的沉积砂床的抬升(高度逐渐增加)延伸机理包括携砂液滤失诱发砂床抬升机理和冲筛环空分流比增加诱发砂床抬升机理。发现和总结了在低排量/高砂比/低粘携砂液条件下的水平井砾石充填α波充填提前堵塞现象。其主控因素为α波充填砂床的上升速度和充填井段长度。水平井/大斜度井砾石充填优化设计的核心目标就是避免提前堵塞和提高充填率。基于实验机理及规律，考虑主要控制因素，研究构建了定向井及水平井砾石充填过程数值模型和模拟方法1套，实现给定泵注程序模拟砂床运移和沉积动态，预测提前砂堵、砂堵位置及充填率等动态指标。根据实验和模拟方法，研发了水平井及大斜度井砾石充填模拟与设计模块，用于系统分析管柱结构、井段长度、携砂液、施工参数等对充填效果的影响规律。完成了3口已实施/4口待实施井砾石充填参数优化设计和效果模拟评价应用，形成技术方案。
合作支持：胜利油田海洋采油厂
发明专利：天然气水合物储层多分支水平井砾石充填模拟实验系统，ZL202210234915.3
| 进展5：中高渗疏松砂岩储层压裂充填机理、实验/数值模拟技术以及支撑返吐预测与控制技术 |
压裂充填是解决疏松砂岩易出砂储层防砂与增产问题的主导工艺技术。针对高渗特高渗储层压裂滤失特性及其对压裂能效影响定量规律不明确，造成压裂选井选层和施工优化缺乏有效指导的问题，开展了储层岩心压裂液滤失评价实验，通过实验结果拟合构建了渤海油田压裂液滤失系数模型，分析了滤失特性；开展了疏松砂岩岩心三轴压裂模拟实验，分析非均质高渗透砂岩储层的裂缝开裂机理及其形态特征。基于压裂液滤失和裂缝形态，构建了中高渗储层压裂模拟和能效评价指标与方法，实现不同储层条件和施工参数下的起裂效率和裂缝延伸效率的评价，表征压裂的难易程度和可行性。结果表明：典型疏松砂岩储层压裂液粘度控制的滤失系数C_1拟合系数α为0.131，测得在6.5MPa下受压裂液造壁性控制滤失系数C_3'为0.143×10-3m/min1/2，拟合修正得到了渤海油田压裂液综合滤失系数模型。相对于低渗透储层，非均质性明显的疏松砂岩储层裂缝不规则性更加明显，并且存在主裂缝分支多条细裂缝的情形。基于压裂机理和滤失特性的压裂能效分析结果表明，从压裂能效角度考虑，典型施工条件下，构建了压裂充填实施的储层渗透率筛选、滤失系数控制、压裂排量设计、压裂液粘度保持等设计方法，为中高渗储层压裂充填选井选层和施工参数优化提供快速指导。
合作支持：中海油天津分公司、中海油能源发展工程技术分公司
| 进展6：深层碳酸盐岩井壁坍塌与泥砂产出复合堵塞机理及防塌完井技术 |
在中国石油塔里木油田、中国石化西北油田等单位支持合作下，持续开展碳酸盐岩储层失稳、泥砂产出及其防控技术研究，取得了系列成果和认识。 首先厘清了深层碳酸盐岩均匀性地层的宏观剪切失稳机理，和裂缝裂缝性地层的宏观弱面滑移失稳机理，以及相应的坍塌失稳产物产状特征。使用多功能驱替挡砂性能评价装置的单向流和径向流模块，不同精度的打孔管、割缝管、金属滤网切片和现场冲捞砂样，开展碳酸盐岩储层固体控制模拟试验，定量评价挡砂介质的挡砂性及流通性，分析固体控制的可行性并进行精度优化。结果证明了碳酸盐岩失稳井固体控制的可行性；针对不同的井下条件推荐了相应的控制方式和精度；提出了坍塌产物颗粒的逐级递进桥架堵塞机理，明确支撑管的精度是形成良好桥架的关键。
合作支持：中国石油塔里木油田、中国石化西北油田
学术论文：王方智,董长银,周博,白晓飞，哈拉哈塘碳酸盐岩储层井壁失稳动态评价及失稳形态分析，石油地质与工程，202112，36(01)
学术论文：白晓飞,董长银,周博,王方智,刘霄，哈拉哈塘油田奥陶系碳酸盐岩油藏储集层泥砂产出机理，新疆石油地质，202208，43(4)
学术论文：董长银,甘凌云,赛福拉,黄有艺,刘洪刚，深层碳酸盐岩储层泥砂产出与固体控制优化研究，中国石油大学学报（自然科学版），202210，46(5)
| 进展7：油气藏型储气库气井出砂机理、出砂模拟与防控砂技术 |
油气藏型储气库的生产特点加剧储层出砂风险，高效长效出砂防控是储气库长期安全运行的重要技术保障。油气藏型储气库的生产工况为长周期高流量注采交替，引发地层压力/应力大小、流体流动方向和气水界面运移的循环交变，并造成其出砂机理与出砂预测相对更加复杂，也对高效长效出砂防控带来严峻挑战。系统分析油气藏型储气库生产工况特征及其对储层岩石物性的演变影响机制，分析总结加剧诱发出砂的机理及主控因素，并总结目前出砂模拟与预测方法进展。研究形成一种用于储气库气井注采过程的带有两种单向阀的防砂筛管，其目的是根据多周期注采的气体携砂现象和原理，采用注采分离通道、保障注气、采气冲砂的基本思路，设计专门分别用于上部专属注气通道和下部冲砂通道的新型防砂筛管，最终达到降低生产堵塞造成的高注入阻力、提高气体流通能力、避免砂粒和砾石反推回地层造成多次堵塞，在注采间隙可以将砂子的冲出井口的目的。适用储气库气井的多周期注采，实现储气库气井的高效控砂开采，提高经济效益。
发明专利：一种用于储气库气井的防砂筛管及防砂注采方法，ZL202210285297.5
软件著作权：油气藏型储气库气井出砂预测与防砂优化设计软件UGGS_SANDV1.0，2022SR0199312
学术论文：董长银,陈琛,周博,隋义勇,王兴，油气藏型储气库出砂机理及防砂技术现状与发展趋势展望，石油钻采工艺，202201，44(1)
| 进展8：天然气水合物储层多类型介质投产初期堵塞机理、挡砂动态模拟及控砂优化 |
基于介质内部孔喉特征，针对不同介质类型提出2种泥砂滞留堵塞机理，并基于气液界面对介质冲刷解堵作用，提出气液界面处介质内部泥砂运移机理。基于不同含砂率条件下介质内部泥砂运移情况，从宏观及微观尺度完成金属滤网、割缝板、金属烧结毡和充填陶粒防砂介质内泥质粉砂运移滞留形态分析。针对控砂精度为40/60/80/100μm的金属滤网、割缝板、金属烧结毡和充填陶粒4类介质，开展泥砂运移模拟实验，探明了不同控砂精度不同类型介质的动态堵塞和过砂规律。
合作支持：中石油水合物重大专项、广州海洋地质调查局、青岛海洋地质研究所
发明专利：一种井底防砂介质堵塞与挡砂综合工况模拟及预测方法，ZL202111526871.3
| 进展9：非均质易出砂储层砂液产出剖面动态演化模拟与分级分段砂水协同控制完井技术 |
研究形成了非均质砂岩储层长井段水平井砂液产出剖面动态演化数值模拟方法，并研制开发了模拟程序模块，实现高速入流热点快速识别，解决了精准砂水控制缺乏具体井段位置目标的关键技术难题。
数值模拟方法根据水平井早期测井和测试资料如初始声波时差、密度和中子测井资料表征储层岩石内聚强度、孔隙度、渗透率等基础物性的非均质剖面。根据水平井产量、渗透率、生产段长度和生产压差，根据初始时刻(t=0)入流剖面重新计算生产段井筒各网格段压力分布，使用地层静压减去井筒压力得到各网格段的储层入流生产压差；根据∆t时刻的孔隙度、渗透率计算新的网格段的油、气、水入流强度，形成新的入流剖面。生产时间递增∆t，从步骤a开始继续下一个时间步长的迭代计算，循环实现砂液产出剖面的动态演化，并实现任意时刻t的各种入流剖面预测。利用构建的数值模拟方法，给定初始生产条件，可预测得到不同生产时间下的产液和出砂强度随水平段位置的变化，即砂液产出剖面。具体包括储层强度剖面、孔隙度和渗透率剖面、压力分布、液流强度剖面、水流强度剖面、含砂浓度分布、出砂强度剖面等，为后续开采完井和流固控制优化提供关键依据。
合作支持：胜利油田石油工程技术研究院、国家自然科学基金
发明专利：水平井出砂出水剖面预测方法及防砂控水筛管优化设计方法，ZL202010219924.6
发明专利：非均质储层水平井砂液产出剖面动态演化模拟与预测方法，ZL202111167768.4
进展10：Sandcontrol Office 2022版完成全面升级新特性助推进一步推广应用
Sandcontrol Office软件是PSCCL实验室的主打软件产品。Sandcontrol Office集不同类型地质能源储层岩石力学参数获取、油气井出砂模拟与系统出砂预测、防砂方案评价与优选、防砂完井综合工况模拟与完整性评价、防砂完井施工参数设计、井筒携砂生产系统设计与分析、防砂完井产能预测与评价、防砂措施效果评价、水平井与大斜度井砾石充填模拟设计、油气井防砂数据库系统、防砂相关计算工具包等功能于一体，覆盖中高渗疏松砂岩储层、非常规/低渗储层压裂、深层碳酸盐岩油气储层、煤层气、天然气水合物、地热井、注水井、储气库等不同类型油气地质能源储层。
Sandcontrol Office2022版主要更新升级如下核心功能：
1. 考虑更复杂条件的油气储层多层合采出砂孔洞延伸模拟、出砂量和含砂率精确定量预测，以及出砂形态刻画和预测。
2. 全面增加和更新多层挤压充填和充填-抑砂剂远稳近防过程模拟和泵注优化设计功能。
3. 全面更新中高渗储层压裂充填模拟与设计模块。
4. 全面更新水平井砾石充填模块，兼容裸眼井、套管射孔完井，水平井以及大斜度井砾石充填模拟与设计。
5. 全面更新了岩石力学参数计算、地应力计算、系统出砂模拟与预测模块。
6. 全面更新了防砂完井工艺设计模块及流程控制体系。
7. 其他模块已知的错误，更新了部分细节功能。
8. 全面更新数据系统，数据的录入、处理和查询统计更加便捷。
9. 全面更新操作界面体系，大幅增加易用性和可操作性。
10. 全面更新TDR（技术设计报告）文档生成系统。
11. 全面更新授权系统，解决了部分用户网络端口限制无法访问软件授权服务器的问题。
软件著作权：油气井防砂综合决策系统SandcontrolOfficeV13.0，2022SR0537074
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