(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111526871.3 (22)申请日 2021.12.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113919251 A (43)申请公布日 2022.01.11 (73)专利权人 中国石油大 学 （华东） 地址 257000 山东省东营市北二路271号 (72)发明人 董长银　黄有艺　宋洋　战鑫杰　 宋雅君　周博　李经纬　 (74)专利代理 机构 济南竹森知识产权代理事务 所(普通合伙) 37270 代理人 刘宏广 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) E21B 47/00(2012.01)G06F 111/10(2020.01) (56)对比文件 CN 107575187 A,2018.01.12 CN 106833585 A,2017.0 6.13 CN 105443094 A,2016.0 3.30 Dong Changyin.etc..“Screen sand retaining precisi on optimizati on experiment and a new empirical design model”. 《PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPM ENT》 .2016,第43卷(第6期), 王力智等.“恩平油田化学固砂与抑砂辅助 防砂实验评价及参数优化 ”. 《中国石油大 学胜利 学院学报》 .2021,第 3 5 卷(第 3 期), 董长银等. “天然气水合物储层防砂 介质挡 砂模拟”. 《中国 石油大 学学报( 自然科 学版)》 .2020,第4 4卷(第5期), 审查员 胡瑞娟 (54)发明名称 一种井底防砂介质堵塞与挡砂综合工况模 拟及预测方法 (57)摘要 本发明涉及油与天然气开发与开采行业中 的防砂完井技术领域， 公开了一种井底防砂介质 堵塞与挡砂综合工况模拟及预测方法， 本发明考 虑流体吸附， 建立一种流体本身吸附堵塞堵塞导 致的防砂介质渗透率损失预测方法； 考虑防砂介 质厚度、 孔隙度和孔体积、 外部空间体积、 地层流 体物性、 流体含砂率、 产出地层砂粒度分布特征， 提出来砂PV数指标， 构建一套防砂介质外部堵塞 平衡时间、 介质内部堵塞平衡时间预测模型， 以 及基于堵塞平衡时间的防砂介质堵塞渗透率、 过 砂速度和过砂量随时间的定量预测方法。 该方法 同时适用于室内模拟实验和实际油气井的防砂 工况模拟， 并且将实验/生产时间尺度统一起来， 便于实验数据拟合后直接用于现场防砂工况模 拟。 权利要求书5页 说明书8页 附图10页 CN 113919251 B 2022.02.18 CN 113919251 B 1.一种井底防砂 介质堵塞与挡砂综合工况模拟及预测方法， 其特 征在于， 包括： S1： 根据防砂介质类型和流体粘度计算由于地层流体在多孔介质孔喉表面吸附堵塞导 致的防砂 介质渗透率损失比例系数：                              (1) 式中， ΔKRf为由于地层流体在多孔介质孔喉表面吸附堵塞导致的防砂介质渗透率损失 比例系数， 即损失的渗透率与原始干净介质渗透率的比值， 无量纲； Xm为考虑介质类型孔喉 结构差异的校正系数， 无量纲； Xf和Bf为实验拟合系数， 无量纲； μf为地层产出流体粘度， Pa.s； μ* f为地层产出流体粘度特 征值， Pa.s； S2： 计算用于挡砂、 堵塞模拟分析的静态数据， 包括防砂介质的孔隙体积、 防砂介质外 部空间体积、 侵入介质和排出介质的地层砂粒径、 防砂介质内部孔隙堵塞平衡时间、 防砂介 质外部空间堵塞平衡时间： (1) 防砂介质的孔隙体积计算 对于单向圆管流动情形， 防砂筛管的防砂 介质为圆板状过 滤体， 其孔隙体积为： (2) 式中， Vφm—防砂介质的孔隙体积， m3；Zm—防砂介质厚度， m； Amd—单向流动下防砂介质 过流面积， m2；Φm—介质孔隙度， 小数， 无量纲； 对于防砂油气井中径向流动情形， 防砂筛管的防砂介质为环柱状过滤体， 其孔隙体积 为： (3) (4) (5) 式中，Rmo—防砂介质外径， m； Rmi—防砂介质内径， m； Amj—径向流动下防砂介质过流面 积， m2；Lm—防砂介质高度， m； (2) 防砂介质外部空间体积计算 对于单向圆管流动情形， 防砂筛管的防砂介质为圆板状过滤体， 防砂介质外部空间体 积为： (6) 式中，Ve—防砂介质的外部空间体积， m3；Amd—单向流动下防砂介质的过流面积， m2； Ze—防砂介质外部空间厚度， m； 对于防砂油气井中径向流动情形， 防砂筛管的防砂介质为环柱状过滤体， 防砂介质外 部空间体积为： (7) 式中，Ro—防砂介质外部空间外径， m； (3) 侵入介质和排出介质的地层 砂粒径计算 设定携砂流体中的地层砂刚开始侵入防砂介质时为初始条件， 初始条件下能够侵入防权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 113919251 B 2砂介质的地层 砂最大粒径： (8) 式中 ds1—初始条件下 能够侵入防砂介质的地层砂最大粒径， mm； wf—防砂介质标称挡 砂精度， m m； 初始条件下能够从防砂 介质排出的地层 砂最大粒径： (9) 式中ds2为初始条件下能够从防砂介质排出的地层砂最大粒径， mm； Z* m为常用不同类型 介质的特 征厚度， m m； （4） 防砂 介质内部孔隙堵塞平衡时间计算： (10) (11) 式中， Tpei为防砂介质内部孔隙堵塞平衡时间， s； Vf为流体流速， m/s； Cs为流体体积含砂 率， 小数， 无量纲； Rsi为粒径介于 ds1和ds2之间的地层砂占全部地层砂的体积比例， 小数， 无 量纲； Qsei为防砂介质内部堵塞的来砂填 埋速度， m3/s； (5) 防砂介质外部空间堵塞平衡时间 对于单向圆管流动情形， 防砂筛管的防砂介质为圆板状过滤体， 防砂介质外部空间堵 塞平衡时间为： (12) (13) 式中， Tpeo为防砂介质外部空间堵塞平衡时间， s； Rs1—地层砂中粒径比介质挡砂精度 Wf 大的组分的体积比例， 小数， 无量纲； Qse1—单向圆管流动情形下防砂介质外部空间堵塞的 来砂填埋速度， m3/s； 对于防砂油气井中径向流动情形， 防砂筛管的防砂介质为环柱状过滤体， 防砂介质外 部空间堵塞平衡时间为： (14) (15) Qse2径向流动情形 下防砂介质外部空间堵塞的来砂填 埋速度， m3/s； S3： 根据侵入和排出防砂介质的粒径和速率， 以及防砂介质孔隙空间体积， 计算给定时 间下防砂 介质来砂PV数： 给定时间t下的防砂 介质来砂体积总量 为： (16) 式中， Vsand为给定时间t下的防砂介质来砂体积总量， 即地层出砂量， m3;Am为单向或径 向条件下介质过流 面积， m2； 防砂介质来砂 PV数的计算：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 113919251 B 3