任闽燕;赵益忠;宋金波;崔爱梅;崔峻
【摘 要】井口含砂在线监测是国外近年来发展起来的一种高精度实时监测油井出砂研究手段.在引进SandQTM合砂监测系统基础上对其配套技术进行了优化,首先,利用FEPG系统开发了三维声波传导有限元程序,对井口声波测试弯管壁厚进行了优化,建议壁厚为5～10mm；其次,建立了近井渗流稳定时间分析有限元模型,优化井口测试程序,结果表明,对于高渗疏松砂岩油藏,生产制度调整后24 h以内近井渗流即可达到稳定,结合现场实际,将油井工作制度调整频率设计为1次/d；最后,进行了现场试验,研究表明,该技术对于抽油机及电潜泵井采油树均具有较好适应性,对于产出液黏度较小的油井适应性强、测试精度高,对于产出液黏度较大(动力黏度＞1 824 mPa·s)油井,适应性较差.%In recent years, wellhead real-time sanding monitoring developed abroad is a real-time monitoring tool for oil well sand production with high precision. Based on SandQ? Sanding monitoring system and optimizations of its matching technology, a 3D sound wave conduction finite element program is developed with the help of FEPG system, and then wall thickness of bent pipe is simulated and optimized in sonic te sting which suggests that the thickness of pipe should be between 5 mm to 10 mm. Then a finite element model for analyzing the time when near wellbore percolation reach to stabilization is developed. Wellhead testing program is also optimized. The research shows that, in the case of loose sandstone reservoir with high permeability. The percolation near wellbore could reach to stabilization in 24 hours after the adjustment of oil well production system. According to the well site practices, the frequency of production system adjustment for oil well should be 1 time per 24 hours. The system has been tested, and the result shows that it has a great applicability for oil wells with electric submersible pump Christmas tree and regular pumping unit. It also has a high applicability and high testing accuracy for oil wells with low-viscosity product, but it has a low applicability for oil wells with high-viscosity product whose dynamic viscosity is more than 1 824 mPa-s.
【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》
康永彬【年(卷),期】2012(034)001
春天的童话
【总页数】6页(P141-146)
【关键词】在线监测;出砂;声波测试;监测程序;现场试验
【作 者】任闽燕;赵益忠;宋金波;崔爱梅;崔峻
【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266555;中国石化胜利油田分公司技术发展处,山东东营257000;中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000;中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000;中国石化胜利油田分公司现河采油厂,山东东营257000;中国石化胜利油田分公司东辛采油厂,山东东营257000
【正文语种】中 文
【中图分类】TE33
引 言
疏松砂岩油藏开发过程中出砂问题突出，尤其是进入开发中后期后，油藏状况日益复杂，油井出砂问题日益恶化[1-3]。为降低油井出砂管理的难度，往往采用适度出砂来保证油气
井效益最大化[4-7]，因此，运用科学的砂粒监测技术，实时精确监测油井出砂，对及时控制和预测油气井出砂有着重要的意义[8，9]。
油井含砂在线监测是国外近年来发展起来的一种实时监测油井出砂的定量研究手段[9-14]，该技术在国外Statfjord、Ravenspurn、Murdoch等油田获得了广泛应用，BP、Shell等多个石油公司目前已累计安装6 500多台含砂监测系统，用于监测油井生产过程中的实时出砂状况，取得了显著经济效益，为上述油田的增产、稳产发挥了重要作用。
目前该技术在国内仍处于起步阶段，西安石油大学等科研院所研制的含砂监测系统目前仍未投入现场应用，制约了该技术的进一步发展。为此，胜利油田采油工艺研究院在国内首次引进了SandQTM含砂监测系统，并对其监测程序进行了配套优化，在胜利孤东、东辛等油田进行了现场试验，为下步该技术在疏松砂岩油藏防砂效果评估、防砂井生产制度优化等领域的应用奠定了基础。爱情急诊室
北京中国城夜总会1 SandQTM系统工作原理
SandQTM含砂监测系统是基于无源超声测试原理，通过监测砂粒撞击井口弯管产生的超声
信号来测量生产过程中的实时含砂率，此外，该系统还可利用多普勒效应测量管线内流体流速，见图1，具有测试精度高、多井同时实时监测的优势。
拉萨尔SandQTM系统通过监测井口出砂来分析井底储层出砂状况，为了使得测试结果更加精确，针对以下两方面进行了优化：（1）声波测试弯管壁厚优化；（2）井口测试程序优化。
图1 SandQ系统工作原理图Fig.1 The chartof operating p rincip le of the SandQTM system
2 声波测试弯管壁厚优化
基于声波传导方程，利用FEPG系统开发了三维声波传导有限元程序，对以下声波测试弯管模型进行了有限元模拟。声波测试弯管外径取 60.3mm，壁厚分别为 5.0，7.5，10.0，12.5和15.0mm，在管壁内侧一小区域内作用100N/m2的脉冲压强，声波测试弯管弹性模量为2×1011 Pa，泊松比为0.3，密度为7 800 kg/m3。采用六面体线性元进行网格剖分，几何模型及网格划分见图2。以第一主应力作为声波能量衡量标志，取时间步长为0.01 s，共计算100步。
图2 几何建模及网格划分图Fig.2 The chartof geometrymodelconstruction and grid division
图3 弯管壁厚对声波能量消耗的影响Fig.3 Theeffectof curved tubing wall thicknesson sound waveenergy consumption
以测试弯管壁厚为5mm时的声波能量作为基准，不同管壁厚度对声波能量的消耗见图3，可知：测试弯管壁厚越大，声波传导消耗能量越大，当测试弯管壁厚大于10mm时，声波能量降低率大于66%，不利于超声信号拾取。
另外，携砂流体会对测试弯管转弯处产生较为显著的磨损，尤其是对生产过程进行长期监测时体现更显著，为有效抵抗磨损影响，建议其壁厚等于5mm。综合考虑砂粒磨损及声波能力消耗等因素影响，设计测试弯管时，建议其壁厚为5～10mm。
3 井口测试程序优化
井口测试程序优化的重点是分析井口生产制度改变后近井携砂渗流场达到稳定的时间，采用以下模型对近井携砂渗流场拟稳态时间进行有限元模拟。由于井眼模型具有对称性，取整体1/4分析，采用四边形四节点高斯积分单元进行网格剖分，模拟所需参数如下：井眼半径为0.12m，模型半径为10m，油藏初始压力为12MPa，外边界定压12MPa，内边界为 9MPa，流体黏度为 10mPa·s，油藏综合压缩系数为 5×10−9 Pa−1。
由于近井区域流速最高，因此储层出砂一般最易发生在距井眼3m以内的区域，不妨以A点（0，3）为例分析储层渗透率对拟稳态时间影响，由图4可知：对于黏度较小的流体，随储层渗透率增强，近井渗流状态达到拟稳态时间越短，对于渗透率较高的储层（大于1 D），调整生产制度后，大约30m in后，近井即可基本达到拟稳态。
图4 储层渗透率对稳态时间的影响Fig.4 The effectof formation permeability on stable state time
另外，固定储层渗透率为1 D，模拟流体黏度对拟稳态时间的影响（图5），可知：储层流体黏度越大，近井渗流达到拟稳态的时间越长，对于流体黏度较高储层（500mPa·s），调整生产制度大约22.5 h后，近井渗流即可基本达到稳态。
综上，对于胜利油田孤东、孤岛等高渗透疏松砂岩油藏，生产制度调整后24 h以内，近井渗流即可达到稳定，结合现场实际，进行含砂监测时，将油井工作制度调整频率设计为1次/24 h。
图5 流体黏度对稳态时间影响Fig.5 The effect of fluid viscosity on stable state time
李振华
4 含砂监测技术现场应用
选取了胜利油田孤东、东辛等地区共7口油井进行井口测试，其日产液分别为21.3，22.8，45.0，87.0，140.0，167.0和410.0m3/d，其中永12–15井为电潜泵采油井，其余为普通抽油机井。
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