余莉 何计彬 叶成明 李小杰 李炳平

1. 河北大学建筑工程学院；2. 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心

2017年3月28日我国海域天然气水合物第一口试采井在南海海域开钻，从5月10日成功点火至7月9日试采连续产气60 d，累计产气量超出30.9万m3，综合平均日产超过5 000 m3。近年来，国内外对天然气水合物的试采防砂方法开展了较多研究。2002—2017年，日本、美国、加拿大、德国、印度等国试采天然气水合物工程均出现过由于出砂严重而被迫终止作业的事故。例如，日本于2013年对中粗砂岩的水合物储层进行了防砂试采，结果因严重出砂造成了ESP平台损坏［1］。由此可见，对防砂关键技术的研究是天然气水合物试采成功的关键技术。

通过国外的模拟实验和陆上的生产实验实证，认为降压法最具生产有效性和经济性，而完井工艺中筛管+砾石充填法是行之有效的防砂方法［2-3］。砾石充填法的粒径尺寸设计常用的方法有Saucier方法、Depirester方法和 Schwartz方法等［4-5］，陈宇、邓金根等［6-7］以 Saucier 方法为基础对2种粒径混合堆积的4种砾石排列孔隙进行了分析和计算，得出了挡砂精度和混合粒径的砾石尺寸选择。但这些方法较适用于固相粒径≥40 μm 的岩层，针对固相粒径≤40 μm的泥质粉砂型储层的防砂工艺研究较少。

砾石粒径的选择对海域天然气水合物防砂至关重要。挡砂效果与产气量是相互矛盾的2个方面，它们都受到砾石尺寸的制约，若砾石尺寸过小，挡砂效果会较好但产气量较低，反之，若砾石尺寸过大，虽然高产但是挡砂效果却较差。……