基于生产压差的深层气层出砂预测

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1、第32卷第6期西南石油大学学报(自然科学版)Vol．32No．62010年12月JournalofSouthwestPetroleumUniversity(Science＆TechnologyEdition)Dec．2010文章编号:1674－5086(2010)06－0079－05*基于生产压差的深层气层出砂预测112夏宏泉，胡南，朱荣东(1．西南石油大学石油工程测井实验室，四川成都610500;2．中海油研究总院，北京东城100027)摘要:随着油气开采程度的不断加大，地层出砂现象日益增多。深部储层压实作用较

2、强，岩石致密且稳定性较好，只有生产压差过大时才会导致岩石发生剪切破坏或拉伸破坏，表现为地层出砂。准确把握和计算产层的合理生产压差显得尤为重要。为此，以大北气田埋藏较深的白垩系产气层段为研究对象，运用多种方法建立临界生产压差的计算模型，实现了利用测井资料快速准确地计算生产压差，用于出砂定量分析与确定最优完井方法，旨在为防砂增产提供决策依据。关键词:深气层;测井资料;生产压差;出砂分析;完井方法中图分类号:TE345文献标识码:ADOI:10．3863/j．issn．1674－5086．2010．06．016机理，可

3、分为剪切破坏和拉伸破坏两种。引言剪切破坏:井眼以及射孔后炮孔周围的岩石所受产层出砂已成为困扰油气开采的重要问题之的应力超过了岩石本身的强度，使地层产生剪切破坏［1］一。尽管可以采取工艺措施控制地层出砂，但防而产生破裂面。由于破裂面降低了岩石的承载能力，砂措施增加了生产井的完井成本和风险，同时降低使岩石进一步破碎和向外扩张，产层流体流动的拖曳［2］了油气井的产能。深层储层由于压实作用强，岩石力将破裂面上的砂子携带出来。剪切破坏将造成致密且稳定性好，其特点与中、浅储层不同，以往用大量突发性出砂，严重时将会砂埋井眼，造

4、成油气井于中、浅层出砂预测(如孔隙度、声波时差、斯伦贝尔报废，其严重程度与生产压差的高低密切相关。比和出砂指数等)的经验值或判别标准已不再适用拉伸破坏:产层内流体的流动使作用于炮孔周于深部油气层。生产压差指标既包含了地层强度和围地层颗粒上的拖曳力过大，炮孔壁岩石所受的径稳定性这一内在因素，又包含了生产过程这一外在向应力超过其本身的抗拉强度，导致部分颗粒脱离因素，用于评价油气井出砂，直观可靠。通常，实际母体而出砂。无论是单向拉伸还是处于复杂应力状生产压差过大，地层将会发生剪切破坏，致使地层出态，只要岩石所受的最小有

5、效主应力达到其抗拉强砂;而生产压差过小，则生产速度过低、产能下降。度，岩石即发生拉伸破坏。拉伸破坏一般发生在穿从节约成本和安全生产的角度来讲，都需要确定合透塑性地层的孔眼末端口和射孔井壁上，其严重程理的生产压差，而生产压差的计算离不开由测井资度与开采流速及流体黏度有关，并且具有自稳定［4］料求取的多种岩石力学参数。为此，本文从产层出效应。砂机理分析和临界生产压差的计算入手，借助测井油气井出砂现象可从生产工程参数上予以解资料，重点开展基于生产压差的深层气层出砂判释释。生产工程参数主要包括生产压差和临界生产压方法研究

6、。差。当生产压差过大、甚至超过其临界生产压差时，孔隙流体拖曳力超过了岩石抗剪切强度，导致岩石1产层出砂机理分析发生剪切破坏，这是产层大量出砂的主要外因。所以计算临界生产压差显得尤为重要，它直接影响油［4－5］从井眼岩石力学与稳定性的角度分析产层出砂气生产井的质量以及后期的油井作业等。*收稿日期:2010－03－06基金项目:国家重大专项“随钻地层压力测量装置研制”(2008ZX05026－001－09)。作者简介:夏宏泉(1965－)，男(汉族)，陕西武功人，博士、教授，主要从事随钻测井解释及测井新技术应用研究。

7、80西南石油大学学报(自然科学版)2010年出砂。2临界生产压差计算模型建立假设井壁周围的地层为多孔弹性介质，其应力分布状态可用以下力学模型求解:在无限大平面上，2．1裸眼完井模型一圆孔受均匀的内压，而在这个平面的无限远处受采用裸眼完井的油井，井壁围岩一般具有较高两个水平地应力的作用，在垂直方向上受上覆岩层［6］［7］的强度。只有在地层发生破坏后，才有可能引起压力，如图1所示。其井壁围岩应力分布为σr=pw{σθ=σH(1－2cos2θ)+σh(1+2cos2θ)－δ(pp－pw)－pw(1)σz=σv－2μco

8、s2θ(σH－σh)－δ(pp－pw)因生产压差Δp=pp－pw，θ=±π/2时，径向和轴向应力达到最大，即σ1=σr=pp－Δp{σ2=σθ=(1－δ)Δp+3σH－σh－pp(2)σ3=σz=σv－2μ(σH－σh)－δΔp通过建立有限元力学模型，结合德鲁克－普拉格(Drucker－Prager)准则，即可求出裸眼井的临界生产压差2－B+槡B－4AC图1裸眼井井壁受力