[0001] 本发明涉及油气开发技术领域，尤其涉及一种复杂条件储层的出防砂模拟实验方法。

[0002] 油井出砂是石油界的世界级难题。据统计，我国约50％的油井均存在出砂问题。出砂易导致近井地带亏空、井下和地面疏油管线及设备受损等问题，甚至会导致油井关闭，严重制约了我国出砂油藏的高效开采。随着各类防砂完井技术的发展，常规储层的防砂问题已得到基本解决，但强非均质储层和高粘度稠油油藏以及天然气水合物、储气库等复杂条件储层的防砂问题依然面临着巨大挑战。

[0003] 复杂条件储层具有储层粒度分布非均质性强、泥质细粉砂含量高和产液不均衡的特点。产液不均易导致筛管局部刺穿，单一化防砂工艺及管柱不能满足长寿命防砂；地层砂粒度强非均质和高泥质细粉砂含量的特点会加速防砂管堵塞，导致油井产能快速降低。因此，复杂条件储层的防砂技术要由传统的笼统控砂向精细控砂转变，逐步实现精准防砂和释放油井产能的双重目标，此外还可调整产液剖面、促进均衡动用，提高复杂条件油气储层开采的综合效益。

[0004] 然而，现有的出防砂模拟评价实验方法在出防砂模拟过程中只采用了一套粒度分布砂去模拟地层砂，且只包含单一结构的防砂单元。显然，现有的出防砂模拟实验方法只适用于评价常规储层出防砂技术，不能评价适用于复杂条件储层的出防砂技术。

[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0031] 现有的出防砂模拟评价实验方法在出防砂模拟过程中只采用了一套粒度分布砂去模拟地层砂，且只包含单一结构的防砂单元。显然，现有的出防砂模拟实验方法只适用于评价常规储层出防砂技术，不能评价适用于复杂条件储层的出防砂技术。因此，本发明提供一种复杂条件的出防砂模拟实验方法，其可对储层粒度分布差异较大、产液不均衡和稠油储层的出防砂过程进行模拟，从而对强非均质储层和高粘度稠油油藏以及天然气水合物、储气库等复杂条件储层的出防砂技术进行评价。

[0032] 下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0033] 实施例一

[0034] 如图1所示，本发明实施例提供了一种复杂条件储层的出防砂模拟实验装置，包括：

[0035] 防砂模拟系统，防砂模拟系统包括若干高压容器11，每一高压容器11内具有防砂单元12；

[0036] 油砂混合搅拌系统，油砂混合搅拌系统连接防砂模拟系统，油砂混合搅拌系统用于配制实验所需的油砂浆并注入高压容器11；

[0037] 油砂分离系统，油砂分离系统连接防砂模拟系统以对防砂模拟系统流出的油砂浆进行回收分离；

[0038] 控制系统，控制系统包括通信连接的控制模块41和控制终端42，控制模块41分别与防砂模拟系统和油砂混合搅拌系统通信连接以对油砂混合搅拌系统进行控制并采集高压容器11流入油砂浆的压力和流出油砂浆的流量。

[0039] 本发明实施例一方面可通过控制进入每一防砂单元12的油砂浆进浆量实现模拟复杂条件储层产液不均衡的出防砂过程；另一方面可直接分别向不同防砂单元12注入不同粒度的油砂浆实现模拟复杂条件储层粒度差异较大的出防砂过程。另外，本发明实施例还可通过稠油配制油砂浆实现对稠油储层条件下的出防砂堵塞过程进行模拟。

[0040] 综上，本发明实施例可对储层粒度分布差异较大、产液不均衡和稠油储层的出防砂过程进行模拟，从而对强非均质储层和高粘度稠油油藏以及天然气水合物、储气库等复杂条件储层的出防砂技术进行评价。

[0041] 进一步的，油砂混合搅拌系统包括第一油砂混合容器21以及若干第二油砂混合容器22，若干第二油砂混合容器22分别连接第一油砂混合容器21，每一第二油砂混合容器22与第一油砂混合容器21之间设置有油砂泵23和混浆阀门24，第一油砂混合容器21的出口设置有第一压力传感器25，第一油砂混合容器21分别与每一高压容器11连接，第一油砂混合容器21与每一高压容器11之间分别设置有第一注浆阀门26，每一第二油砂混合容器22分别与其中一个高压容器11对应连接，每一第二油砂混合容器22与其对应的高压容器11之间设置有第二注浆阀门27和第二压力传感器28，油砂泵23、混浆阀门24、第一压力传感器25、第一注浆阀门26、第二注浆阀门27和第二压力传感器28分别与控制系统通信连接。

[0042] 本实施例的油砂混合搅拌系统通过设置第一油砂混合容器21和若干第二油砂混合容器22形成多级混砂系统，一方面可在若干第二油砂混合容器22中配制不同的油砂浆并以任意比例注入到第一油砂混合容器21中混合成不同组分的模拟地层砂，同时还可随着时间变化改变模拟地层砂的组分，另一方面还可在若干第二油砂混合容器22中配制不同的油砂浆并直接注入不同的高压容器11中。因此，本实施例可根据试验需求相应地配制所需油砂浆并注入防砂模拟系统，能够实现精细的出防砂模拟。

[0043] 优选的，本实施例的防砂模拟系统包括三个高压容器11，油砂混合搅拌系统包括三个第二油砂混合容器22，三个第二油砂混合容器22分别用于配制粗粒度(140‑500微米)、中粒度(44‑150微米)和细粒度(<44微米)的油砂浆。

[0044] 需要指出的是，本发明防砂模拟系统的高压容器11和第二油砂混合容器22并不仅限于上述的三个，在其它一些具体实施例中，也可以根据实际需要设置其它数量的高压容器11和第二油砂混合容器22。

[0045] 进一步的，高压容器11的防砂单元12依次相互连接，最后一个高压容器11的防砂单元12连接油砂分离系统，每两个高压容器11之间和最后一个高压容器11的出口处分别设置有流量计13，流量计13与控制模块41通信连接。

[0046] 通过以上配置，本实施例的第一个流量计13测得的是第一个高压容器11流出的油砂浆流量，第二个流量计13测得的是第一个和第二个高压容器11流出的油砂浆流量，第三个流量计13测得的是第一个、第二个和第三个高压容器11流出的油砂浆流量。因此，第二个高压容器11流出的油砂浆流量可通过第二个流量计13测得的数值减去第一个流量计13测得的数值获得，第三个高压容器11流出的油砂浆流量可通过第三个流量计13测得的数值减去第二个流量计13测得的数值获得。

[0047] 当然，在本发明的其它一些实施例中，也可将每一高压容器11的出口直接连接至油砂分离系统并在每一高压容器11的出口设置流量计13，从而直接通过每一高压容器11出口处的流量计13测得其流出油砂浆的流量。

[0048] 进一步的，第一油砂混合容器21的出口还设置有安全阀29，最后一个高压容器11的出口处还设置有回压阀14。

[0049] 其中，安全阀29能够对第一油砂混合容器21输出的油砂浆压力进行设置，当第一油砂混合容器21输出的油砂浆压力超过设置阀值，安全阀29会进行泄压，达到保证实验人员安全的目的；回压阀14可对防砂模拟系统的出口压力进行设置，保证实验过程中出口压力保持恒定。

[0050] 进一步的，每一高压容器11内的防砂单元12结构不同。

[0051] 本实施例通过在各高压容器11内设置不同结构的防砂单元12，可针对非均质储层的特点，将非均质储层防砂井段进行分段并分别进行防砂模拟实验，从而实现分段或分层精准防砂设计，高效地开发出相应的防砂井。

[0052] 如图1所示，在本发明的另一实施例中，还包括清洗系统，清洗系统包括与第一油砂混合容器21连接的清洗液容器，第一油砂混合容器21与清洗液容器之间设置有清洗泵52和清洗阀门53，清洗泵52与控制模块41通信连接。

[0053] 本实施例的清洗系统可在进行试验前，通过清洗泵52和清洗阀门53向第一油砂混合容器21及各高压容器11内循环通入清洗液，以排出各高压容器11、防砂单元12及管路中的空气。

[0054] 如图1所示，在本发明的又一实施例中，油砂分离系统包括过滤器31和废液池32。其中，过滤器31用于对各高压容器11流出的油砂浆进行固液分离，废液池32用于收集过滤器31流出的分离液。

[0055] 实施例二

[0056] 本发明实施例基于上述实施例一中提供的复杂条件储层的出防砂模拟实验装置，提供一种粒度分布差异不大但产液不均衡储层段地层砂的出防砂过程模拟方法，包括以下步骤：

[0057] (1)向各第二油砂混合容器22中分别加入中等粘度的工业白油，并在各第二油砂混合容器22中分别配置粗粒度、中粒度和细粒度的混合砂浆，各砂浆浓度2％；

[0058] (2)启动控制系统；

[0059] (3)设置回压阀14压力为0.5Mpa，关闭所有阀门；

[0060] (4)通过控制系统打开清洗泵52、清洗阀门53以及各第一注浆阀门26，向各高压容器11中注入清洗液，以排出各高压容器11、防砂单元12及管路中的空气，持续5min；

[0061] (5)通过控制系统关闭清洗泵52和清洗阀门53，打开各混浆阀门24，将各油砂泵23的排量分别设置为5L/min；

[0062] (6)通过控制系统控制各油砂泵23向第一油砂混合容器21和各高压容器11中注入油砂浆；

[0063] (7)通过控制系统调整三个第二注浆阀门27的开口大小，第一个第二注浆阀门27打开到三分之一的状态，第二个第二注浆阀门27打开到三分之二的状态，第三个第二注浆阀门27完全打开，实现模拟储层产液不均衡的工况；

[0064] (8)实时记录第一压力传感器25数据和各高压容器11的出口流量数据；

[0065] (9)计算单位压差下的流量，收集出口过滤砂，并测试粒度。

[0066] 实施例三

[0067] 本发明实施例基于上述实施例一中提供的复杂条件储层的出防砂模拟实验装置，提供一种粒度分布差异较大但产液均衡储层段地层砂的出防砂过程模拟方法，包括以下步骤：

[0068] (1)向各第二油砂混合容器22中分别加入中等粘度的工业白油，并在各第二油砂混合容器22中分别配置粗粒度、中粒度和细粒度的混合砂浆，各砂浆浓度2％；

[0069] (2)启动控制系统；

[0070] (3)设置回压阀14压力为0.5Mpa，关闭所有阀门；

[0071] (4)通过控制系统打开清洗泵52、清洗阀门53以及各第一注浆阀门26，向各高压容器11中注入清洗液，以排出各高压容器11、防砂单元12及管路中的空气，持续5min；

[0072] (5)通过控制系统关闭清洗泵52、清洗阀门53以及各第一注浆阀门26，打开各第二注浆阀门27，将各油砂泵23的排量分别设置为5L/min；

[0073] (6)通过控制系统控制各油砂泵23分别向不同高压容器11中注入不同粒度的油砂浆；

[0074] (7)实时记录各第二压力传感器28数据和各高压容器11的出口流量数据；

[0075] (8)计算单位压差下的流量，收集出口过滤砂，并测试粒度。

[0076] 实施例四

[0077] 本发明实施例基于上述实施例一中提供的复杂条件储层的出防砂模拟实验装置，提供一种粒度分布差异较大且产液不均衡储层段地层砂的出防砂过程模拟方法，包括以下步骤：

[0078] (1)向各第二油砂混合容器22中分别加入中等粘度的工业白油，并在各第二油砂混合容器22中分别配置粗粒度、中粒度和细粒度的混合砂浆，各砂浆浓度2％；

[0079] (2)启动控制系统；

[0080] (3)设置回压阀14压力为0.5Mpa，关闭所有阀门；

[0081] (4)通过控制系统打开清洗泵52、清洗阀门53以及各第一注浆阀门26，向各高压容器11中注入清洗液，以排出各高压容器11、防砂单元12及管路中的空气，持续5min；

[0082] (5)通过控制系统关闭清洗泵52、清洗阀门53以及各第一注浆阀门26，打开各第二注浆阀门27，将各油砂泵23的排量分别设置为1L/min、2L/min和7L/min；

[0083] (6)通过控制系统控制各油砂泵23分别向不同高压容器11中注入不同粒度的油砂浆；

[0084] (7)实时记录各第二压力传感器28数据和各高压容器11的出口流量数据；

[0085] (8)计算单位压差下的流量，收集出口过滤砂，并测试粒度。

[0086] 实施例五

[0087] 本发明实施例基于上述实施例一中提供的复杂条件储层的出防砂模拟实验装置，提供一种稠油储层的出防砂堵塞过程模拟方法，包括以下步骤：

[0088] (1)向各第二油砂混合容器22中分别加入相同粘度的稠油，并在各第二油砂混合容器22中分别配置粗粒度、中粒度和细粒度的混合砂浆，各砂浆浓度2％；

[0089] (2)启动控制系统；

[0090] (3)设置回压阀14压力为0.5Mpa，关闭所有阀门；

[0091] (4)通过控制系统打开清洗泵52、清洗阀门53以及各第一注浆阀门26，向各高压容器11中注入清洗液，以排出各高压容器11、防砂单元12及管路中的空气，持续5min；

[0092] (5)通过控制系统关闭清洗泵52和清洗阀门53，打开各第二注浆阀门27，将各油砂泵23的排量分别设置为5L/min；

[0093] (6)通过控制系统控制各油砂泵23分别向不同高压容器11中注入不同粒度的油砂浆；

[0094] (7)实时记录第一压力传感器25数据和各高压容器11的出口流量数据；

[0095] (8)计算单位压差下的流量，收集出口过滤砂，并测试粒度。

[0096] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。