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出砂气藏井底防砂筛管冲蚀动态模拟试验及冲蚀损坏工况评价方法

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安全与环境学报 2023年第6期23卷 1859-1867页

作者：董长银李经纬周博黄亮刘亚宾李强黄有艺中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 非常规油气开发教育部重点实验室山东青岛266580 中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057 中海油田服务股份有限公司油田生产事业部天津300450

为了对出砂气藏井底筛管的冲蚀现象进行定量评价,针对常用的多层滤网复合筛管,利用创新研制的水平井筒封闭空间筛管冲蚀模拟试验系统,使用气体携砂开展系列筛管冲蚀损坏模拟试验,系统分析和揭示了冲蚀损坏机理。拟合提出了针对筛管本身... 详细信息

为了对出砂气藏井底筛管的冲蚀现象进行定量评价,针对常用的多层滤网复合筛管,利用创新研制的水平井筒封闭空间筛管冲蚀模拟试验系统,使用气体携砂开展系列筛管冲蚀损坏模拟试验,系统分析和揭示了冲蚀损坏机理。拟合提出了针对筛管本身的抗冲蚀指数评价指标,用于同类筛管产品评价对比;构建了筛管冲蚀损坏工况评价方法,用于实际天然气井井底冲蚀损坏判定。结果表明,气体携砂冲蚀多层滤网复合筛管的损坏机理为正面啃噬和侧面切削,揭示了井底有限封闭空间下筛管外环空砂埋堆积对筛管冲蚀具有保护作用。在冲蚀试验过程中也发现,滤网的抗冲蚀能力远低于外保护罩,其冲蚀损毁时间约是保护罩的1/8。根据试验结果拟合得到冲蚀速率与冲蚀特征函数为线性关系,拟合得到抗冲蚀指数则与冲蚀条件无关,仅表征筛管本身的机械抗冲蚀能力。针对实际井底工况提出实际气井局部高速入流系数描述井底入流非均质性特征,考虑井筒封闭空间中的冲蚀与砂埋动态关系,提出了筛管冲蚀损坏系数评价方法,即井底是否发生筛管损坏取决于井底实际冲蚀速度和筛管外环空砂埋的相对速度。对于南海某气藏,当局部高速入流系数超过3500时,井底冲蚀可能性较大。所提出的冲蚀工况评价方法将室内试验规律和井底工况结合起来,考虑了筛管本身的抗冲蚀性能和井底实际环境条件,为出砂气藏防砂完井设计及冲蚀完整性评价提供了有效方法。

关键词：安全工程防砂筛管筛管冲蚀冲蚀性能工况评价模拟试验

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南海深水A气田防砂筛管冲蚀风险分析与优选

石油机械 2022年第10期50卷 59-65页

作者：邱浩李中文敏黄辉马楠侯泽宁张锐中海油研究总院有限责任公司中国石油大学(华东)石油工程学院

深水防砂筛管冲蚀和选型关系到气田后续安全高效开发。为了研究小粒径砂粒穿过砾石层的筛管冲蚀和选型问题,以南海深水A气田4口生产井采气防砂工艺为例,构建了筛管孔缝物理模型,应用筛管冲蚀磨损仿真模拟方法,开展了防砂筛管冲蚀模拟,... 详细信息

深水防砂筛管冲蚀和选型关系到气田后续安全高效开发。为了研究小粒径砂粒穿过砾石层的筛管冲蚀和选型问题,以南海深水A气田4口生产井采气防砂工艺为例,构建了筛管孔缝物理模型,应用筛管冲蚀磨损仿真模拟方法,开展了防砂筛管冲蚀模拟,探究筛管冲蚀风险并进行筛管选型。研究结果表明:3类筛管冲蚀速率随产出砂粒径先增大后对数减小,随配产量呈二项式递增,随出砂量线性增大;相同条件下绕丝筛管的冲蚀风险最低,优质筛管次之,星孔筛管最严重;星孔筛管冲蚀严重区域主要分布在筛孔上表面,优质筛管冲蚀严重区域主要分布在筛孔内侧,绕丝筛管冲蚀严重区域主要分布在筛缝两侧;南海深水A气田选择砾石充填配套优质筛管能更好地保证长效可靠性。所得结论可为深水气田安全高效开发提供理论支撑。

关键词：深水气田开发防砂筛管冲蚀速率风险分析配产量数值模拟

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气田水平井防砂筛管类型优选与精度优化试验

中国石油大学学报（自然科学版） 2015年第6期39卷 104-109页

作者：董长银崔明月彭建峰王鹏蒋卫东张东峰张清华付金杰中国石油大学石油工程学院山东青岛266580 中国石油勘探开发研究院廊坊分院河北廊坊065007 中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524000 中法渤海地质服务有限公司广东湛江524000

机械防砂筛管是疏松砂岩气藏防砂完井管柱的关键组成部分，其总体结构和挡砂介质性能决定了挡砂效果和气井防砂后产能以及总体服务期限。南海X气田为疏松砂岩易出砂气藏，为选择合适的水平井二次防砂机械筛管类型并优化挡砂精度，使用... 详细信息

机械防砂筛管是疏松砂岩气藏防砂完井管柱的关键组成部分，其总体结构和挡砂介质性能决定了挡砂效果和气井防砂后产能以及总体服务期限。南海X气田为疏松砂岩易出砂气藏，为选择合适的水平井二次防砂机械筛管类型并优化挡砂精度，使用自行研制开发的挡砂介质性能评价径向流驱替试验装置，模拟该气田地层砂和生产条什，对单层网布复合筛管、双层网布复合筛管、复合绕丝筛管、多层精密筛管、孔网复合筛管等5种类型的筛管样品进行了综合性能评价试验；根据动态试验数据，提出筛管的流通性能、挡砂性能及其评价指标的计算方法，系统地评价5种筛管的各单项性能和综合性能，并得到具体的量化评价指标。为优化挡砂精度，使用从0．08～0．18mm的5种不同精度的双层网布复合筛管分别阻挡粒度中值0．08mm的模拟地层，测试与评价各精度筛管的综合防砂性能。结果表明，对于南海X气田不产水粉细砂气藏水平井，双层网布绕丝筛管和精密筛管的流通性能、挡砂性能等综合指标较高，依次推荐为气田二次防砂最佳筛管类型；最终推荐该气田二次防砂挡砂精度为0．1～0．12mm。

关键词：防砂筛管性能评价流通性能挡砂性能驱替试验挡砂精度气井防砂

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防砂筛管受热变形分析

石油钻采工艺 2010年第1期32卷 45-49页

作者：吴建平胜利油田分公司采油工艺研究院山东东营257000

为提高稠油热采井防砂效果,基于线弹性热—固耦合理论,考虑筛管弹性模量及屈服强度随温度变化、钻孔对筛管中心管强度影响,利用FEPG系统开发了防砂筛管热稳定性分析有限元程序,对不同工况下防砂筛管稳定性进行了模拟。其模拟结果表明,... 详细信息

为提高稠油热采井防砂效果,基于线弹性热—固耦合理论,考虑筛管弹性模量及屈服强度随温度变化、钻孔对筛管中心管强度影响,利用FEPG系统开发了防砂筛管热稳定性分析有限元程序,对不同工况下防砂筛管稳定性进行了模拟。其模拟结果表明,筛管弹性模量及屈服强度受温度影响较大,随着温度的升高、口袋沉砂密实程度的增大,防砂管柱等效应力逐渐增加。同时,采用动态位移边界对热力补偿器进行建模,热力补偿器的配备可显著增强防砂管柱稳定性。

关键词：防砂筛管热-固耦合热力补偿沉砂密实程度

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基于CFD的深水气井防砂筛管冲蚀仿真模拟

实验室研究与探索 2019年第11期38卷 73-77,82页

作者：张锐郝思臻刘泽华于亚楠王俊豪中国石油大学(华东)石油工程学院

深水气井出砂,气流携砂快,筛管冲蚀更严重,极易造成防砂失效,加剧后期修井成本.为准确掌控深水气井防砂筛管冲蚀磨损情况,采用耗时短、成本低的仿真模拟实验开展研究,相较于室内实验研究更具实用和教学价值.构建了防砂筛管的整体物理模... 详细信息

深水气井出砂,气流携砂快,筛管冲蚀更严重,极易造成防砂失效,加剧后期修井成本.为准确掌控深水气井防砂筛管冲蚀磨损情况,采用耗时短、成本低的仿真模拟实验开展研究,相较于室内实验研究更具实用和教学价值.构建了防砂筛管的整体物理模型和局部筛孔物理模型,并采用分阶段修正以匹配筛网冲蚀的孔径变化,建立离散颗粒广角度筛管冲蚀模型,引入气固耦合流动模型,采用亚松弛迭代计算两相流场分布和冲蚀磨损情况,形成筛管冲蚀仿真模拟方法,应用于XX井进行冲蚀磨损分析.提出的筛管冲蚀磨损模拟方法为深水气井防砂筛管优选和冲蚀磨损量计算提供了一种研究方法和理论依据,对保障海洋油气资源的安全高效开发具有重要意义.

关键词：深水气井防砂筛管冲蚀磨损仿真模拟

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复合缝腔割缝防砂筛管的设计与应用

石油机械 2005年第9期33卷 30-33页

作者：张建乔刘永红吕广忠中国石油大学(华东)机电工程学院胜利油田有限公司地质科学研究院

在对现有防砂工艺评述的基础上,研究开发出一种新型复合缝腔割缝防砂筛管。该种防砂筛管采用双梯形复合缝腔及过渡圆弧设计,无尖锐棱角,缝腔容积逐渐增大,使油流通道为逐渐加宽的缝腔,具有流阻小、防砂效果好、强度高、使用寿命长、可... 详细信息

在对现有防砂工艺评述的基础上,研究开发出一种新型复合缝腔割缝防砂筛管。该种防砂筛管采用双梯形复合缝腔及过渡圆弧设计,无尖锐棱角,缝腔容积逐渐增大,使油流通道为逐渐加宽的缝腔,具有流阻小、防砂效果好、强度高、使用寿命长、可重复使用等特点。详述了该防砂筛管的结构特点和流阻分析;利用ANSYS软件对新型筛管的抗挤压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗扭强度进行了分析计算,为筛管的实际应用提供了理论依据。最后给出了复合缝腔割缝筛管在胜利油田的现场应用情况。

关键词：防砂复合缝腔割缝筛管优化设计强度分析防砂筛管现场应用割缝筛管合缝设计 ANSYS软件

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水平井防砂筛管评价实验

石油钻采工艺 2011年第5期33卷 49-52页

作者：王晓彬唐庆牛艳花胡南董云龙吕照鹏大港油田采油工艺研究院天津300280

大港油田出砂油藏水平井主体采用防砂筛管完井,在实际生产过程中,虽然整体效果不错,但是部分井仍然存在筛管破漏、堵塞,砂堵、砂埋油层等影响正常生产的问题,为此开展了水平井防砂筛管评价实验研究。证实了各类型筛管在不同分选性储层... 详细信息

大港油田出砂油藏水平井主体采用防砂筛管完井,在实际生产过程中,虽然整体效果不错,但是部分井仍然存在筛管破漏、堵塞,砂堵、砂埋油层等影响正常生产的问题,为此开展了水平井防砂筛管评价实验研究。证实了各类型筛管在不同分选性储层的适应性,提出在设计挡砂精度时应避免和粒度中值过于接近,采用分级控砂筛管完井时应控制产液强度等注意事项,便于指导今后防砂筛管在出砂油藏水平井的合理应用。

关键词：砂岩油藏水平井防砂筛管适应性评价实验

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可自适应防砂筛管膨胀层压降模拟计算方法

石油机械 2012年第1期40卷 41-43,96页

作者：马建民刘永红李夯李栓柱中国石油大学(华东)机电工程学院中国石油大学(华东)机电总厂

鉴于相关文献计算油流在砾石充填膨胀层中压降时存在的不足,将油流在膨胀层的流动简化为锥形流,并在Forchheimer方程的基础上进一步优化,推导出了膨胀层压降计算新公式。同时运用算例,将锥形流的计算结果与单向流、径向流以及Yildiz发... 详细信息

鉴于相关文献计算油流在砾石充填膨胀层中压降时存在的不足,将油流在膨胀层的流动简化为锥形流,并在Forchheimer方程的基础上进一步优化,推导出了膨胀层压降计算新公式。同时运用算例,将锥形流的计算结果与单向流、径向流以及Yildiz发散流的计算结果进行比较。分析结果表明,锥形流模型推导出的计算公式与Yildiz发散流计算公式计算的结果相近,而以单向流和径向流计算公式得出的计算值差距较大。说明将油流的发散流动模拟为单向流和径向流来计算砾石膨胀层中的压降是不合适的。锥形流模型包含了非达西渗流的压降,以此导出的压降计算公式计算的压降更加符合实际情况,且计算更简便。

关键词：防砂筛管自适应砾石膨胀层压降发射流锥形流计算模型

电镀镍钨合金防砂筛管应用于深水油气藏的可行性研究

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电镀与涂饰 2021年第7期40卷 545-550页

作者：蔡锐邓君宇王荣敏刘华清蔡德军程光旭西安交通大学陕西西安710049 中国石油天然气集团公司管材研究所石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室陕西西安710077 中国石油集团工程技术研究有限公司天津300450 中国石油长庆油田分公司油田开发事业部陕西西安710018 中国石油海洋工程有限公司钻井事业部天津300028

以防砂筛管的基管材质N80钢为基体电镀镍钨合金。分析了镍钨合金镀层的微观形貌、化学成分、耐砂粒磨损性能、抗硫化氢应力腐蚀开裂性能以及高温高压腐蚀性能。结果表明,镍钨合金镀层平整、致密,厚度及元素分布均匀,具有优异的耐砂粒磨... 详细信息

以防砂筛管的基管材质N80钢为基体电镀镍钨合金。分析了镍钨合金镀层的微观形貌、化学成分、耐砂粒磨损性能、抗硫化氢应力腐蚀开裂性能以及高温高压腐蚀性能。结果表明,镍钨合金镀层平整、致密,厚度及元素分布均匀,具有优异的耐砂粒磨损性能和抗硫化氢应力腐蚀开裂性能,且在典型深水油气藏工况条件下,其表面形成了一层致密的钝化膜,腐蚀速率远低于N80钢基材,属于轻度腐蚀。

关键词：深水油气藏防砂筛管镍钨合金镀层高温高压腐蚀