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疏松砂岩胶结疏松,粘土和杂基含量高,使得油层在开采过程中容易出砂,油层出砂是砂岩油层开采过程中常见的问题之一。对于疏松砂岩油层,出砂是提高产量的主要障碍。无论是油井出砂或是防砂井适度出砂还是压裂充填砂滞留,砂粒在井筒内堆积形成砂柱,严重时会形成油井砂堵,从而降低油井产量甚至使油井停产,同时增加了清砂作业的工作量。如果不采取防砂,允许地层适量出砂,虽然对生产设备产生一定程度的破坏,却也可以提高开采速度和开发效益。
本文主要以东河油田DH2-5-8井为例,借助建立垂直井筒的固液两相流的物理模型,研究球形砂粒在垂直井筒中的沉降和运移规律,给出在静液中,砂粒在牛顿流体和非牛顿流体中的自由沉降规律,以及在不同流速下流体携砂速度,确定了该油田实际油井出砂自由沉降末速的预测公式,给出了颗粒形状、边界条件、颗粒浓度和流体流速分布等对沉积速度的影响。最终确定了砂粒在井筒中表现为沉降、悬浮还是上升运动的临界条件,得到了最小携砂速度的统计公式,研究了生产过程中,出砂后沉积砂柱的渗流阻力对产量的影响,以及两者的对应关系,确定了冲砂周期,为指导实际工作提供了理论依据。