疏松含油气砂岩的岩石力学性质评价和出砂分析实例研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com2002年·第3期测井与射孔·53··实验室研究与分析·疏松含油气砂岩的岩石力学性质评价和出砂分析实例研究T．klimentos等著马志娟苏芳译赵文杰校(胜利测井公司)(胜利油田临盘采油厂)(胜利测井公司)摘要：在石油工业中，出砂是主要的技术经济问题。地层开始出砂的最大流体压差取决于岩石的力学性质(例如砂岩的强度、剪切模量、体积模量、泊松比)以及地下地层应力剖面。这些岩石力学性质和压力分布先由偶极子横波测井资料获取，再用实验室和现场数据来校正。这种方法在

2、选择射孔井段、优化射孔方案及砾石填充作业中是非常有用的。该文展示了位于地中海的一口井，针对孔隙性含油气砂岩进行岩石物理和岩石力学性质评估、炮眼稳定性及出砂分析的实例研究。定量预测临界压差用于辅助完井设计。岩石力学或出砂分析研究表明，即使是在很大的压差下也不出砂，这与在试油时观察到的情况是一致的。分析中使用的方法和原理模型可使我们及时精确地预测出砂，并有助于优化射孔和试油方案，从而大大地减少开支。关键词：出砂流体压差偶极子剪切力射孔1引言地层砂进入井内是一个极难对付的问题，因为地层出砂会影响产量，影响井下及地面设备。如图1所示，当储层采油

3、速度使得在相应的井眼流体压力小于临界值时，砂岩层就开始出砂，地层开始出砂的最大流体压差取决于地下地层压力的大小和方位，以及地层的岩石物理和岩石力学性质。在合适的条件下，几乎任何砂岩都会出图1射孔孔眼内出砂示意图砂，产出的砂可以堵塞井眼、腐蚀地面设备及其它硬件设施。2理论基础本文阐述了确定地下岩石力学特性和估计导致孔眼出砂的最大临界压差的过程。A井位于地中海埃及海上，是在疏松含油气砂岩地层钻探的2．1出砂机理一口井。该研究的主要目的是进行岩石力学特性出砂在产油开始到以后的多年里任何时间都评价和出砂分析，在测井到完井或试油这个短时会成为问题

4、，砂向井内流动与流体形成的拖拽力间段内优化完井和试油方案。有关。当井眼压力降至低于储层压力时，就产生这种力。实验室和现场研究表明，可以通过降低收稿日期：2002—05—25译者简介：马志娟，女，1973年生，1992年毕业于胜利石油学校，现在测井公司岩石物理实验室从事岩石物性实验分析工作。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com测井与射孔2002．年采油速度来减少出砂。也就是说，拖拽力变小了，2．3岩石力学性质和出砂分析岩石的胶结强度就可使岩石颗粒粘结在一起(见图2)。在A井，岩石的力学特性评

5、价被用于油藏的出砂分析。首先我们可以各种可能的测井资料和射孔孔眼岩石的物性资料来确定岩石的力学特性(包括泊松比、杨氏模量、Biot常数、砂岩强度等)，这些资料有DSI(偶极声波成像仪)资料和岩石物理评价等。另一个重要因素就是把弹性模量从动态转化为静态，如图3、图4所示。出砂分析的输出结果包括：(1)不出砂生产的最大临界压差。(2)岩石强度、地应力和各种相关的岩石力脉动流学特性。图2作用在射孔孔眼表面颗粒上的各种力皤在油藏产油的早期，由液流产生的高剪切力据0的与改．体被可根型出积积比石体是的使射孔孔眼不稳定，因此，每次关井时只要孔眼周队是

6、流岩变假积挤以．=被体石是如在出压围的渗透率不减小，就会有砂产出。当水突破时，模挤体体之岩流时缩粘结砂粒的毛管力就没有了，如果生产压差超过砂岩的临界张力强度，就会出砂。继而，在油藏生产后期，储层压力衰竭和接下来的剪切损伤以及砂岩颗粒的垮塌都会导致大量的出砂。随着储层压力的衰竭，有效上覆应力和水平应力将会增加，这就导致射孔井眼更不稳定和严重的剪切应力垮图3Biot弹性常数解释示意图塌。22．2出砂量预测方法1·81·6为了将出砂降到最小，已经采用了几种技术，1·4口然而还没有一种通用的技术可以精确地预测产砂抬1．2，量。应该强调指出，每种

7、方法的成功都取决于输a0．8人数据的质量和可靠性，以及数据采集的难易程踅o，60’4度、成本和实用性。例如，有些产砂量预测的数值O·2模型需要输入很多参数，而这些参数是在油田不O020004000600080001000012000能获取的。另一方面，一些分析模型尽管很简单，有效上覆应力(psi)但如果它们可以用实验室和现场试验进行校正，图4静态与动态Biot常数之间的关系是应力的函数可能会更具有实用性。出砂量与下面几个参数密切相关，它们是：岩石的强度和形变、地下压力作用机制、孔隙压3用于出砂分析的偶极横波传播理力、孔隙度、渗透率、岩性

8、成分、泥质含量、含论和仪器水饱和度、孔隙流体类型等等。所有这些参数都3．1仪器在用于出砂分析的优化理论模型中加以综合考虑。实践和经验表明使用Mohr—Coulomb破碎DSI(偶极声波成像仪)除了可以提供与