王海彬等 水平井砾石 充填研究进展及展 望
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在 非完 全悬 浮 的情况 下 ， 当排量 一 定时 ， 由于 井
筒 内具 有较 大 的流通 面积 ， 流体 携带 能力 不强 ， 力 重
返 回地面 。这 一充 填过 程称 为第 二充 填 阶段或 Ｂ充
填。 从 刚 开始 填 满 井筒 底 部 到全 部 覆 盖 筛管 ， 过 该
１ 水平 井砾 石充 填技 术和 过程 目前普遍 让 人接 受的 水平井 的 砾石 充填方 法是
“
ａ ” —ｐ充填技术［。 ２ 水平井砾石充填一般分为ａ ］ 和ｐ
海油陆采等， 在控制底水锥进 ， 提高采收率方面成效 显著 。对 于疏 松砂 岩油 藏 ， 油井 出砂严 重 ， 别是 裸 特
果。
关键 词 ： 水平 井 ； 石 充填 ； 砾 泡沫 流体
中图 分类 号 ： ３ ８ ． ＴＥ ５ １
文献 标识码 ： Ａ
文章 编号 ：Ｏ ６ ７８ （００ １— ｏ １一 Ｏ １ Ｏ— ９１ ２１ ）ｏ ０ ４ ６
研究进 展 ， 分析 水平井 砾 石充填 研 究的 展望 。
随着 石 油工 业 的 高速 发 展 ， 用 水平 井 开 采油 应 气 田的优 越性 及 显著 的经济 效益 已越 来越 被世 界各 国所重 视 ， 几 年来 ， 近 水平 井 各 项技 术 迅速 发 展 ， 并 广 泛应 用 于开 采 稠 油 、 余 油 、 剩 低渗 透 、 水 油藏 和 底
作 用 明显 ， 浆 内的砾 石先 沉积 下来 ， 渐形 成一个 砂 逐 砂 丘 。当砂 丘 达 到 一 定 高度 时 ， 由于 流通 面 积 的减 小， 流体 的流速 增 加 ， 冲刷 能力增 强 。 当速度 压头 Ｆ 动
得流 体 的紊 流 和携 带 能 力 都大 幅度 的 下 降 ， 导致 砾
石在转 换器 处沉 积下 来 。砂浆 在水 平井 段 的沉积 和 运 移过 程 。 转换 器 出来 的砾石 受力分 析 如 下所示 ： 从 ① 重力 Ｆ ： 砾石 本 身性质 有关 。 ｃ与
需 要 较大 的井 筒 压 力 梯度 ， 由于 井 筒和 地 层 有 一定
这一 最 有效 的水平 井完 井方 式 的大规 模应 用 。 为此 ， 国内外 研究人 员用 大 量的物 理模 型对 水平 井 的砾 石 充填 进行 了模 拟 ， 由于 条 件限制 ， 但 物理 模拟 与实 际 砾石 充 填情 况 相 差较 大 ， 能 有效 的优 化砾 石 充 填 不 施 工参 数 。一 些学者 提 出 了水 平井 砾石 充填 数学模
型 ， 他 们建 立 模 型 时所 用 到 的携 砂 液 均为 牛 顿流 但 体 ， 牛 顿 流体 粘 度 低 ， 而 携砂 能力 不强 ， 需要 较 大 的 砂 浆 排量 才 能保 证 砾 石 充填 顺 利进 行 ， 在此 情 形下
图 １疆 断
砂浆经过垂直井筒及转换器到水平井筒段 。当 砂浆 从转换 器 出来后 ， 由于流 通面 积 的迅速 增加 ， 使
本 文主 要分 析水 平 井砾石 充填 机理 ， 综述 了目前水平 井砾 石 充填 的研 究现状 及存 在 的问题 。 不论 是物 理 模 拟还 是数 值模 拟 ， 平 井砾石 充 填所 用到 的携砂 液均 为牛 顿流体 ， 水 而泡 沫流 体具 有 高携 带性 能和低 滤
失性 ， 通过 对砾 石 充填机 理 的认 识 ， 用泡沫 流体 作 为携砂 液对 水平 井砾石 充填 可 能会 得到 更好 的充 填效
收稿 日期 ：Ｏ Ｏ ３ ５ ２ ｌ —ｏ —２
② 浮力 Ｆ ： 浮 与流体 的性质有关 ， 主要是流体密 度。
③阻 力 Ｆ ： 与接 触界 面和 砾石 速度 有关 。 ④动 力 Ｆ 与 流动性 质 有关 ， 要是 排 量 、 动： 主 压力
梯度 等 。
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内 蒙古 石 油４ ｒ Ｌ－ －
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水 平 井 砾 石 充 填研 究进 展 及 展 望
王海 彬 ， 生 田 周
（ 国石油大学数学与计算科学学院 ， 中 山东 东 营 ２ ７６ ） ５ ０ １
摘
要 ： 于疏 松砂 岩 油藏水 平井 ， 对 较好 的 防砂 方 法是绕 丝 筛管砾石 充填 防砂 ， 目前 成功 率很 低 。 但
眼水 平 井 出砂 比较 严 重 ， 石 充填 是 控制 出砂 的 一 砾 种 比较 有效 的方 法 。水平 井砾 石 充填完 井方 法具 有 长 期 保 持油 井高 产 、 壁 稳定 以及 防 止地 层 出 砂 等 井 优 点 ， 其对 于疏 松 易出砂 油藏 ， 石充填 是首 选 的 尤 砾 水 平井 完井 方式 ［ 。 目前 水平 井 砾石 充填 作业 中发 １ ］ 生提 前 堵 塞导 致 作 业 失败 的 风 险 依然 很 高 ， 阻碍 了
的压 差 ， 油 层压 力较 低 的低压 井和 高渗漏 油井 ， 对 过 大 的压 力 梯度 会 使 携砂 液 大 量 流入 地 层 ， 造成 携 砂
液耗 量大 、 并对 油 层造 成危 害 。 泡 沫流体 具有高 粘 而 度 、 携带性 能 和低 滤失 性 ， 泡 沫流体 作为 携砂 液 高 用 更 有利 于水 平 井的砾 石 充填 。本文 主要 对水 平井 砾 石 充 填过 程 和原 理 进 行分 析 ， 述 水 平 井砾 石 充填 综
两 个 充填 阶段 。ａ充填 即水 平 井筒 底 部 的平 衡 堤正 向充填 ， 砾石携 砂夜 进入 水平 井筒 后 ， 部分 砾 石颗粒 在环 空底 部沉 积 ， 积床 前沿 不断 向前 移动 ， 沉 直到 达 到 水平 井 末 端或 沉 积 床 顶部 并 接 触 到井 筒 上 壁 。８ 充填 即沉 积砂床 顶 部的反 向充填 。如 图 １ 示 ： 所