中等胶结储层气井出砂临界流量实验测试技术

中等胶结砂岩气藏储层出砂危害极大,气井的出砂临界流量确定尤为重要。克服了以往确定出砂临界流量的现场试验方法成本高及理论计算精度低等不足,研制了测定气井出砂临界流量的实验装置并制定了测定气井出砂临界流量的实验方法。进行了裸眼完井条件下的室内气井出砂临界流量模拟实验,测定了不同生产压差下的气体流量及出砂量,确定了气井出砂临界流量。并利用临界流量反推地层条件下的出砂临界生产压差及产能,形成中等胶结储层气井出砂临界流量的实验测试技术,在南海某气田进行了成功应用。结果表明:该实验测试技术具有先进性和可靠性。     

一个改进的适合X气田的临界出砂压差计算模型

通过控制X气田生产压差主动防砂可以达到有效防砂的目的,但技术人员仍没有合适的临界出砂压差计算模型.优选"M-C模型"作为基础模型,考虑影响X气田出砂的3种因素并结合现场实验测试数据对"M-C模型"进行了修正,建立了考虑泥质含量和含水饱和度的临界出砂压差计算新模型.对现场10口气井验算表明,计算精度提高了13.9%.     

基于出砂特征半径的水平井出砂临界生产压差预测模型

在水平井近井地带地应力分布研究基础上,首次提出破坏特征半径的概念,以特征半径处作为地层破坏出砂的判断位置,分别使用Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则、Hoek-Brown准则建立相应的水平井出砂临界生产压差预测模型,并对水平井出砂临界生产压差计算结果进行敏感性分析。结果表明:水平井出砂临界生产压差与井斜角有关,其具体变化规律与原始主应力中垂向主应力与最大水平主应力的关系有关;在同一地区,水平井水平段方位的选取会明显影响其生产中的出砂程度;水平井出砂临界生产压差与特征位置半径的选取有直接关系。     

测井资料在南堡35-2油田出砂预测中的应用

分析了渤海南堡35–2油田主力储层明化镇组的出砂机理,应用测井资料(纵波时差、横波时差、伽马和密度等)建立了黏聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比和最大水平主应力等岩石力学参数的求取方法,并在此基础上应用出砂指数法、斯伦贝谢法进行出砂预测以及临界生产压差的计算。根据出砂预测方法和临界生产压差的计算模型绘制了储层出砂指数剖面和临界生产压差剖面。计算结果表明,明化镇组储层开采过程中出砂的可能性极大,开发时应采取防砂措施。研究结果为今后该区块及附近区块油井出砂界定提供了准确的量化依据,可为油井合理工作制度的制定提供指导。     

孤东油田水平井合理生产压差研究

孤东油田属于底水疏松砂岩油藏,出砂严重,底水锥进速度快,本文从不出砂以及减缓底水上升两个方面进行合理生产压差研究,应用摩尔-库伦准则计算了孤东油田出砂临界生产压差为2.11 MPa;应用数值模拟方法综合考虑了不同生产压差下含水率以及累产油的变化,得到了减缓底水上升的合理压差为6 MPa,综合考虑得到孤东油田水平井合理生产压差为2.11 MPa,为水平井合理开采提供理论依据。     

压力衰竭对临界生产压差的影响及油藏产能评价

许多油气田在开发中后期都会出现储层压力孔隙压力衰竭,孔隙压力的降低将导致有效水平地应力增加,使井壁周围某些方位地层发生剪切屈服而出砂。分析压力衰竭前后水平地应力变化规律,提出新的临界生产压差计算模型。结合某油田储层的物性参数进行实例计算;同时探讨了压力衰竭后,地层压实对储层渗透率的影响;并结合室内试验,对油藏产能进行了分析。结果表明:随着地层压力的逐渐衰减,临界生产压差逐渐变小;同时地层渗透率下降,油藏产能降低,这符合油田的实际情况。考虑应力路径系数研究压力衰竭对临界生产压差的影响,与过去未考虑该因素时得出的结论相比存在差异。研究结果可以为压力衰竭油气田的出砂预测及完井设计提供参考。     

压力衰竭下疏松砂岩出砂临界生产压差预测方法

海上油气藏多采取衰竭式开发,开发后期储层压力衰竭导致岩石应力状况变化,致使弱胶结疏松砂岩储层严重出砂可能性增加。为了有效做好出砂预测,针对衰竭式开采弱胶结疏松砂岩油气藏,同时考虑储层压力衰竭对地应力影响,基于井壁处岩石应力状态分析,引入岩石骨架破坏Mogi-Coulomb准则,建立出砂临界生产压差CDP模型,给出一种适用于海上储层压力衰竭开采生产井全生产周期出砂预测方法,并结合油田实例,计算并绘制出F-1井全生产周期出砂临界生产压差图版。研究表明,初期出砂临界生产压差较大,随着地层压力逐渐衰减,临界生产压差逐渐降低,至临界储层压力时,由于地层出砂不能生产,需要补充地层能量或者采取防砂措施,预测结果与现场出砂情况相符合,研究成果能为易出砂井配产提供指导意义。     

基于生产压差的深层气层出砂预测

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。     

压裂气井支撑剂回流及出砂控制研究及其应用

加砂压裂是低渗气藏开发评价和增储上产必不可少的技术措施,然而经过大量的现场施工发现,如果压裂后气井排液控制不当或生产过程中配产不合理,将导致支撑剂回流或出砂,引起气井产能严重下降,从而影响最终的压裂效果.分析了支撑剂回流机理,建立了压裂液返排过程中临界返排流量、支撑剂返排速度和沉降速度计算模型,提出了控制支撑剂回流的放喷油嘴选择原则.在考虑气井生产过程中既要返排注入地层中的压裂液,同时又不将地层砂(包括支撑剂)带入井筒的前提下,推导出了压裂气井的临界产量计算公式.结合实际的压裂施工资料进行了实例计算分析,为指导压裂液返排和确定气井合理产能提供依据.     

塑性应变准则在油井出砂预测中的应用

用塑性应变准则建立了油井出砂预测的有限元力学模型,岩石的屈服应力准则用Drucker-Prager准则。在某油田地层参数下,用该模型得到了不同井筒压差所对应井壁附近的塑性应力、应变变化结果,用这些结果可预测油井出砂情况。根据临界塑性应变,确定了井壁不出砂的临界生产压差,为油井正常生产提供了理论数据。     

东方13-2油田储层出砂预测分析研究

油气水井在生产过程中,由于生产压差过大、砂岩油气层岩石胶结疏松等原因,使地层砂流入井筒,堵塞油气通道,油气井将无法顺利生产,从而引起出砂。出砂会引起油气井减产或停产,地面和井下设备及管线磨蚀加剧,套管损坏使油气井报度等恶劣事故,尤其对于东方13-2油田是高温高压储层,一旦出砂造成油气井报废,其损失更是无法估量。因此对油田进行储层出砂的研究是十分必要的。该文以储层的出砂原理为基础,结合东方13-2油田的工程实例,分析了该油田出砂的可能性,并对出砂临界生产压差进行了预测。研究成果能够为谊地区今后的钻井作业提供科学依据和技术指导,从而保证海上油田生产的安全与高效。     

产水气井井筒携砂机制及携砂能力评价试验与应用

对垂直井筒不同水气比和含砂体积分数下的气水砂三相流动机制及气水携砂能力进行系统的试验研究。通过试验得到单相气体携砂和气水携砂临界流速与砂粒径的定量关系和规律。根据试验数据揭示的气液携砂机制,建立不产水和产水气井的临界携砂流速模型,用于预测给定生产条件下的携砂条件和携砂能力,并提出考虑井筒携砂的新型气井综合协调曲线用于实际气井工况分析和制度调整。结果表明:一旦气井见水,气井携砂能力将比不产水条件下严重降低,气体流速和水气比是控制携砂动态的主要因素;随着水气比从零开始升高,流型依次为无携砂现象的泥状流、具有携砂能力的环雾流、段塞流,以及其他相同水气比条件下的气水两相流型;气液两相流要达到携砂条件,气体流速必须达到携液流速,并且液相流速要达到基本的单相液体携砂条件。     

高含水期射孔井出砂预测模型的建立及应用

对取心井测井数据和岩心三轴试验岩石强度数据进行了分析，得到了油层砂岩强度与声波时差和井深的回归关系式，这一关系式可用于胜坨油田及其周边油区岩石强度的计算。以岩石破坏准则为基础，运用岩石力学理论和分析方法，考虑到射孔孔眼周围岩石应力场对孔道稳定性的影响，建立了射孔完井临界出砂预测模型。预测结果表明，油层砂岩岩石强度是影响油井出砂的重要因素；弱胶结岩石在较低的流速下会有出砂现象，而胶结强度高的砂岩在较高的流速下也不容易出砂。胜坨油田高含水期出砂与含水量上升有密切关系，这主要是因为含水量上升破坏了产层胶结结构，降低了岩石强度。利用孔道出砂预测模型进行计算，得到了预防出砂的临界生产压差和临界产量。该模型预测的结果可用于：①判断新井投产、老井补孔等新投产层位的出砂，并根据预测结果确定合理的防砂措施，优化生产参数；②判断目前生产层位出砂状况，确定多层生产井的出砂层位，调整生产参数及控制地层出砂程度。对胜坨油田3个不同区块的生产井进行了计算，其计算结果对该油田高含水期开发方案的设计有指导作用。目前该方法已在胜坨油田现场应用122井次，出砂预测的准确率大于82％。     

高含水期射孔井出砂预测模型的建立及应用

对取心井测井数据和岩心三轴试验岩石强度数据进行了分析 ,得到了油层砂岩强度与声波时差和井深的回归关系式 ,这一关系式可用于胜坨油田及其周边油区岩石强度的计算。以岩石破坏准则为基础 ,运用岩石力学理论和分析方法 ,考虑到射孔孔眼周围岩石应力场对孔道稳定性的影响 ,建立了射孔完井临界出砂预测模型。预测结果表明 ,油层砂岩岩石强度是影响油井出砂的重要因素 ;弱胶结岩石在较低的流速下会有出砂现象 ,而胶结强度高的砂岩在较高的流速下也不容易出砂。胜坨油田高含水期出砂与含水量上升有密切关系 ,这主要是因为含水量上升破坏了产层胶结结构 ,降低了岩石强度。利用孔道出砂预测模型进行计算 ,得到了预防出砂的临界生产压差和临界产量。该模型预测的结果可用于 :①判断新井投产、老井补孔等新投产层位的出砂 ,并根据预测结果确定合理的防砂措施 ,优化生产参数 ;②判断目前生产层位出砂状况 ,确定多层生产井的出砂层位 ,调整生产参数及控制地层出砂程度。对胜坨油田 3个不同区块的生产井进行了计算 ,其计算结果对该油田高含水期开发方案的设计有指导作用。目前该方法已在胜坨油田现场应用 12 2井次 ,出砂预测的准确率大于 82 %。     

疏松砂岩油藏出砂状况模拟技术研究

在系统研究影响油藏出砂因素的基础上，采用人工神经网络BP模型，首先从理论上研究了引起地层砂粒运移的最低地层流体流速——门限流速预测方法，并建立了实际日产量较大时的地层最大出砂半径计算模型；然后，结合岩石力学、渗流力学等知识，建立了引起岩石结构破坏的临界井底流压的计算模型，并推导了当实际井底流压小于临界井底流压，因岩石结构破坏而引起大量出砂时，出砂半径的计算公式，同时，给出了防砂工艺设计中抑砂剂用量和固体防砂剂用量的计算式，避免了防砂剂量设计的盲目性。现场应用表明，建立的计算模型可明显提高防砂措施的成功率和有效期。     

渤海油田疏松砂岩储层动态出砂预测

出砂风险的准确预测是有效预防出砂的关键技术之一。目前渤海油田采用的出砂预测方法多为静态法,未考虑油田生产过程中地应力、含水饱和度、地层压力亏空和生产压差等因素变化对地层出砂的动态影响,预测结果与实际情况存在偏差,对防砂方式的设计指导偏笼统。基于储层动态出砂影响因素及机理分析,以目前渤海油田常用的定向射孔井和水平裸眼井两种完井方式为研究对象,结合井壁力学稳定性分析,建立了渤海油田疏松砂岩储层全生命周期动态出砂预测方法。该方法可充分考虑地应力、含水率、生产压差、压力亏空等关键因素对储层出砂的动态影响,实现储层开采全生命周期出砂风险动态预测和分析。应用表明,该预测方法更为精细、准确,更贴合疏松砂岩储层出砂实际情况,有助于进一步优化防砂方式,达到降本增效的目的。     

定方位射孔对出砂的影响分析

油气井开采过程中有的出砂问题十分严重。不仅会缩短油井的寿命、磨蚀地面及井下设备、造成桥堵或井眼堵塞,还会降低油井的产量严重时甚至会迫使油气井停产,严重影响了油田的正常生产。为保证油气井的开发进度及效果,必须控制出砂。出砂受到各种综合因素的影响,如何准确预测出砂并有效地加以预防是延长油气井生产年限和保证良好经济效益的关键所在。因此,有效地解决出砂问题是保证油气井开发效果的重要举措。定方位射孔沿着最大主应力方位进行射孔,从而避开了井筒内易出砂的方向,有效地防止出砂现象。由此可见,研究定方位射孔与出砂的关系有着十分重大的意义。分析了出砂的各种影响因素,以降低破裂压力和防止出砂为研究的出发点,开展定方位射孔对破裂压力和出砂的影响分析。通过对井下岩石和射孔孔道的应力分布的研究,建立井下破裂压力和出砂临界压差的计算模型。结论表明对于定方位射孔,最佳的射孔方位为沿着最大水平主应力方位。     

松软地层套管损坏机理分析

为了防止和减少松软地层套管损坏，采用分析计算方法，建立了松软出砂地层中套管的三维有限元力学模型，分析了出砂段高度、套管内压、以及垂向地应力对套管受力的影响。分析结果表明，出砂段的存在大大增加了套管损坏的危险性：出砂套管损坏危险程度与出砂段高度为二次曲线关系；最大当量应力与内压的关系基本上为双段线性。应使出砂段高度避免接近临界出砂段高度；并尽量使套管内压力接近临界内压。同时根据普氏砂拱效应建立了出砂量和套管最大应力之间的关系，为有效预测松软地层套管的损坏幅供了可行依椐．     

地应力和油藏压力对弱胶结砂岩油藏出砂的影响

借助岩石力学的基本理论,结合弱胶结油藏的岩石学特征,系统地分析了原地应力、生产压差等因素对弱胶结砂岩油藏出砂的影响,并对防砂技术和措施进行了讨论。结果表明:在弱胶结砂岩地层,地应力的非均匀性将导致某些方位地层先于其它方位地层剪切屈服、出砂,因此,对这些方位进行选择性避射将有助于防砂和延长油井开采寿命;当井筒内压力保持不变时,随着油藏压力衰竭,射孔孔眼发生剪切屈服、出砂的可能性增大;当地层压力恒定时,随着开采压差的增大,射孔孔眼发生剪切屈服、出砂的可能性随之增大。     

油井出砂监测技术现状及发展趋势

 将出砂冷采技术应用到稠油油藏,虽然会大幅提高油井的产量,但实际生产中过度出砂或者过度防砂都会带来各类问题。为了在出砂生产和防砂之间寻求最优的解决方案,实现油井适度出砂,需要一套出砂监测系统进行实时监测,持续有效显示出砂信息,为出砂生产和防砂提供最优的策略。通过对国内外出砂监测技术的调研,总结了出砂监测的主要方法,介绍了出砂监测的主要设备,分析了监测信号的处理方法,指出了出砂监测的重要性及未来发展趋势。