【7A文】油田高含水期地层出砂机理及预测技术研究与应用.ppt

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1、油田高含水期地层出砂机理及预测技术研究与应用目录第一部分前言第二部分油井出砂理论预测模型的建立第三部分岩石强度试验分析第四部分计算模式和程序编制第五部分应用实例及分析第六部分效益评价第七部分结论及建议第一部分前言出砂是油田油气开采过程中砂粒随流体从油层中运移出来的现象。一般情况下，由于储层胶结疏松、强度低、流体的冲刷而导致射孔孔道附近或井底地带砂岩层结构被破坏而出砂。出砂的危害是多方面的：砂埋油层或井筒砂堵，造成油井减产或停产；严重磨蚀地面和井下设备，出现砂卡柱塞、砂埋抽油杆及砂磨泵筒、柱塞等现象，使抽油泵过早失效，甚至造成设备无法工作；使冲砂检泵、地面清罐等维修工作量增加，人力、

2、物力和财力的消耗也相应增加；当油井处于中后期且油层亏空较大或油井见水时，油井出砂会加剧，严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管，使油井报废。可以说油井出砂是影响油气井正常开发生产的重要因素之一。油井的生产后期出砂已经是我国老油田普遍存在的现象。例如，胜利油田的多数生产区块几乎都有出砂现象，凡是含水超过85％的油井，都存在出砂现象，只是出砂的程度不同而已。辽河、大港等以东营、沙河街组砂岩为主力生产层的油田，进入生产后期，几乎全部都有出砂现象。胜利采油厂胜坨油田，在生产到一定时期，都有明显的和普遍的油井出砂现象。上述油田和区块的出砂层段，以砂一、砂二段为主，是主要的生产层段。出砂的特点是油井

3、的综合含水率上升到一定程度，油井开始出砂，一旦出砂，就不会停止。出砂危害出砂已成为制约油田开发生产的主要因素之一胜坨油田外表面内表面由于砂的磨蚀，也加剧了集输管网的腐蚀，管线穿孔频繁。36200计量站阀组到坨二站的混输管线腐蚀图片出砂危害沙二段共开油井1064口，其中有1037口井有含砂资料，占97.5%，可以看出沙二段油井几乎口口井出砂。统计数据表明，出砂油井在沙二段各个单元均有分布，而且无明显规律可循，分析含水、原油粘度、采液强度等因素与井口含砂、出砂总量和砂卡、砂埋油层井数的关系，都没有较为明显的规律。出砂分布广泛，无明显规律含砂与采液强度关系出砂分布广泛，无明显规律含砂与含

4、水关系出砂分布广泛，无明显规律含砂与粘度的关系出砂分布广泛，无明显规律含水期油藏的出砂规律1.多数井的产层都有出砂，使用大排量泵，出砂的概率增大。2.每口井的出砂量随含水量的上升而逐渐增加，整个油田内高含砂量井点愈来愈多，并且有逐年上升的趋势。含水与产液强度是影响产层出砂的重要因素。从统计中可以看出含水上升，采液强度增加，沉砂速度加快，说明油井的出砂越严重。第二部分油井出砂理论预测模型的建立油井普遍出砂的主要原因由于油层压力下降，生产压差放大等因素的作用，使油层压力状况发生巨大变化。地层砂骨架结构遭到破坏。由于油层介质环境变化和流体长期冲刷产生粘土膨胀、胶结物溶蚀剥落等一系列物理化

5、学作用，使地层砂胶结强度大幅度下降。国内外预测出砂方法以岩心力学分析为基础，应用Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则，建立两种完井临界出砂预测模型，编制油层出砂预测软件。主要技术思路2、常规射孔孔道模型射孔孔道内任意一点的受力分析然后，考虑井底附近的压力系统，将上式转换为井眼圆柱体坐标系统中的三个法向应力和剪切应力，可以得到下面的式子：其中，σr—地层中某点所受径向应力；σθ—地层中某点所受周向应力；σz—地层中某点所受垂向应力。对于垂直井眼，即β=0，其各主应力为：①沿最大水平主应力方向射孔由力学分析可知，射孔孔道周围岩石的应力分布为：这就可以利用Dru

6、ker-Prager准则进行判断，临界出砂条件为：其中C0，C1为岩石强度系数将σ1、σ2、σ3代入Druker-Prager准则，并化简，可以得到关于ΔP的一元二次方程式：两边平方得：要求临界生产压差ΔPc，也就是上式中等式成立的情况下的ΔP值。解关于的一元二次方程即可得临界生产压差ΔPc②沿最小水平主应力方向射孔若沿最小水平主应力方向射孔，则在射孔孔道的横截面上，一圆孔受均匀的内压，而这个平面受两组相互垂直的地应力的作用——最大水平主应力和上覆岩层压力，垂直方向上受最小水平主应力的作用。其力学模型如下图所示。分析其受力的情况，运用Druker-Prager准则，经过同样的数学推

7、导也可得到临界生产压差：地应力的计算根据国家地震局地质研究所所收集整理的渤海湾盆地油田大量水力压裂地应力测量资料，在测量深度范围内，对地应力测量数据按深度进行回归分析，得到胜利油田1300~3300m的原始地应力数据为：地层稳定性指数临界产量临界流速①在射孔孔道的周围，由于高的地应力作用将会在孔洞周围产生剪切破坏区。当有流体流经孔道时，由于流体对固体有拖拽力作用，理论上可计算出剪切破坏区的半径增大。并且在实验中，可以通过对比计算和实测的压降值来得出半径的大致范围。3、