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由于高压充填防砂理论支持不足,导致在不同的区块防砂效果有好有坏,主要表现为防砂成功率低、防砂有效期短。为了解决这一问题,本文研究在地层不亏空的情况下,高压充填时,充填砂通过炮眼以较高的速度冲入地层,对地层的原结构骨架进行严重的破坏。
首先,选择了非牛顿流体羟丙基瓜胶溶液作为携砂液,通过实验分析了温度、放置时间、浓度和剪切速率对羟丙基瓜胶溶液剪切特性的影响,根据其流变曲线获得相应流变参数。再次,利用固液两相流理论,通过室内实验及理论分析对砂粒在井筒的沉降规律进行研究,分析了砂粒直径、瓜胶溶液浓度和油管尺寸对不同粒径砂粒沉降规律的影响,肯定了瓜胶溶液的携砂能力,得出比较满足油田适用的羟丙基瓜胶溶液的浓度。最后,理论计算出携砂液在油管和炮眼中的摩阻损失,得到砂体通过炮眼后的最大喷速。理论分析出用有效冲击能指标来判断地层骨架的破坏程度,并粗略计算出破坏地层骨架的最小喷速,得出砂体的运移规律。编程计算出充填防砂施工的技术参数,包括泵压、砂比、排量和携砂液粘度等参数,为优化防砂施工工艺参数提供依据,完善了现场施工工艺。经实验和现场试验表明,羟丙基瓜胶溶液能满足防砂的要求,基本达到所定设计目标。