由于水平井特殊的井身结构使之在垂向上的纵深较小，一旦水平井见水，整个井筒会在短期内水淹，导致油（气）井的含水率（水气比）迅速上升。灾难性的出水会严重降低水平井开采效率，并大幅消耗举升能量和增加地面处理费用。水平井开采面临的棘手问题之二是严重出砂。在利用水平井开发的石油与天然气储层中，弱胶结疏松砂岩易出砂储层的比例高达70%左右。此类储层开发过程中，地层细微砂粒在地层微应力和流体冲刷双重作用下从岩石基体剥落，被地层产出流体携带进入水平井生产段，造成井筒堵塞、磨损设备等一系列负面后果。实际生产中，水平井的砂水产出并不是独立的，而是具有相互协同影响作用。
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鉴于出砂和出水引发的棘手问题，控砂和控水一直是疏松砂岩油气藏水平井高效开发的主导技术策略。但是，由于水平井和定向井的生产段长（高达几百米或上千米）带来的一系列复杂问题，目前长井段的水平井控水和控砂效果并不理想，严重制约水平井开发效果。高效控水及砂水协同控制成为水平井开发的工程难题，主要表现在：
（1）水平井长生产段的出水剖面和出砂剖面具有非均质性，大量出水和出砂位置难以准确获取，使得控水控砂无的放矢；
（2）水平井生产段的砂水产出剖面随着长期生产延续是不断变化的，控砂控水措施缺乏动态应对策略；
（3）水平井长井段的笼统强化控砂控水造成总体渗流阻力和能量消耗增加，降低产能，增大作业和生产成本。
造成上述水平井砂水高效控制工程难题的根本原因是：对非均质储层向水平井的流（油气水）固（地层砂）入流剖面认识不清，难以实时掌握长生产段中流体和地层砂产出剖面及其动态演化规律，难以搞清楚局部砂液的高速入流准确位置，使得后续的控水控砂完井优化和生产控制具有较大的盲目性，以及无奈的砂水分治导致生产控制效果差并且增大生产成本。
针对上述工程难题及关键科学问题，高效开采(防砂)完井实验室在在国家自然科学基金项目（52074331、51774307）和胜利油田石油工程技术研究院部分资助下开展非均质砂岩储层水平井砂液协同产出剖面动态演化机制及可视化模拟研究，重点探索储层流体和砂粒产出的微观协同机制、长周期砂液产出对储层物性影响机制及规律、非均质储层水平井砂液产出剖面动态演化模拟，并研究其在长井段水平井砂水协同控制中的应用方法。最终目标是形成一套非均质砂岩储层砂液产出剖面动态演化模拟方法及软件系统。项目以水平井高效开发需求为牵引，力求突破长井段水平井砂液高速产出剖面和位置动态识别的技术瓶颈；除了着力解决长井段水平井砂水协同控制难题外，同时辐射对水平井开采完井、智能完井、实时生产优化提供重要技术支撑。本研究对提高石油与天然气储层水平井开发效果具有重要科学价值和工程指导意义，同时对非常规油气和天然气水合物储层的水平井开发也有重要借鉴价值。
高效开采(防砂)完井实验室近年来致力于非均质储层砂液产出剖面演化研究，目前形成如下技术积累，并构建了实验系统。
●非均质储层水平井砂液产出剖面动态演化模拟与预测方法，发明专利，ZL202111167768.4
●水平井砂水协同产出与控制及开采完井多功能实验系统及其实验方法，发明专利，ZL202010233182.2
●水平井出砂出水剖面预测方法及防砂控水筛管优化设计方法，发明专利，ZL202010219924.6
●一种垂直井管外出砂亏空剖面预测及高饱和砾石充填施工方法，发明专利，ZL202010195465.2
●一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分级分段方法，发明专利，ZL201810013090.6
●软件系统：中高渗储层砂液产出剖面热点识别软件（HSFSimulator）
●实验系统：水平井砂水协同产出与控制及开采完井多功能实验系统
