油井出砂预测概论
第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法讲解
第一章疏松砂岩油藏出砂机理及出砂预测方法判断油层是否出砂，对于选择合理的完井方式、对经济有效地开采油田是非常重要的。
要判断生产过程中是否出砂，必须对影响出砂的因素、出砂机理、出砂预测方法的准确性有比较清楚的认识。
通过室内实验和理论研究，搞清油层出砂机理和规律，制订合理的生产制度和防范措施也就显得非常有意义。
1.1油气层出砂原因影响地层出砂的因素大体划分为三大类，即地质因素、开采因素和完井因素。
第一类因素由地层和油藏性质决定（包括构造应力、沉积相、岩石颗粒大小、形状、岩矿组成，胶结物及胶结程度，流体类型及性质等），这是先天形成的，当然在开发过程中，由于生产条件的改变会对岩石和流体产生不同程度的影响，从而改善或恶化出砂程度；第二、三类因素主要是指生产条件改变对出砂的直接影响，很多是可以由人控制的，包括油层压力及生产压差，液流速度，多相流动及相对渗透率，毛细管作用，弹孔及地层损害，含水变化，生产作业及射孔工艺条件等。
通过寻找这些因素与出砂之间的内在关系，可以有目的地创造良好的生产条件来避免或减缓出砂。
地层砂可以分为两种，即：骨架砂和填隙物。
骨架砂一般为大颗粒的砂粒，主要成分为石英和长石等，填隙物是环绕在骨架砂周围的微细颗粒，主要成分为粘土矿物和微粒。
在未打开油层之前，地层内部应力系统是平衡的；打开油层后，在近井地带，地层应力平衡状态补破坏，当岩石颗粒承受的应力超过岩石自身的抗剪或抗压强度，地层或者塑性变形或者发生坍塌。
在地层流体产出时，地层砂就会被携带进入井底，造成出砂。
图1-1 炮眼周围地层受损情况图1-1是射孔造成弱固结的砂岩破坏的示意图。
射孔使炮孔周围往外岩石依次可以为分颗粒压碎、岩石重塑、塑性受损及变化较小的较小受损区。
远离炮孔的A区是大范围的弹性区，其受损小，B1~B2区是一个弹塑性区，包括塑性硬化和软化，地层具有不同程度的受损，C区是一个完全损坏区，岩石经受了重新塑化，近于产生完全塑性状态的应变。
油井出砂预测模型研究
８０．９８μｓ／ｆｔ。
综合以上分析可以得到：某油田各井的生产层
位出砂时的声波时差范围是 ７５．３６～９４．６２μｓ／ｆｔ，
平均值 ８２．３６μｓ／ｆｔ。
２．２ 组合模量法预测出砂
组合模量法预测出砂是指在知道声波时差与密
度测井 资 料 的 基 础 上 计 算 出 岩 石 的 弹 性 组 合 模
量［７－８］，用 Ｅｃ表示，组合模量的值越小说明越容易
在开发中，流体从储层流入井筒中，沿途和岩石 颗粒发生相互摩擦作用，摩擦力随着流速的增大而 增大，岩石颗粒所受的曳力也越大，岩石颗粒受到的 压力梯度越大。在压力梯度和流体流动产生的摩擦 力下，储层颗粒受到的力为拉伸应力。如果该拉伸 应力大于岩石的抗拉强度，则岩石将会产生拉伸破 坏，一些颗粒脱落引起出砂。
岩石孔隙度存在如下的关系，见式（３）。
△ｔ＝５６．８６＋１２７．９５φ
（３）
采用声波时差法对某油田 ６口出砂井进行分
析，１０１－１井出砂时的范围是 ７９．２５～８６．０２μｓ／ｆｔ，
平均值 ８２．６３μｓ／ｆｔ。１０１－２井 出 砂 时 的 范 围 是
７６．０３～８１．１２μｓ／ｆｔ，平均值 ７８．５８μｓ／ｆｔ。１０１－３
第 ３７卷第 ２期
中 国 锰 业
２０１９年 ４月
ＣＨＩＮＡ′ＳＭＡＮＧＡＮＥＳＥＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖｏｌ．３刘文博１，２，李 亭１，２
（１．长江大学 石油工程学院，湖北 武汉 ４３０１００；２．长江大学 油气钻采工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 ４３０１００）
２ 油井出砂关系预测
２．１ 声波时差法预测出砂
声波时差法是指使用声波在地层中的传播时间
预测出砂，声波时差值决定了出砂的严重程度，值越
旅大6―2油田储层出砂预测分析研究
旅大6―2油田储层出砂预测分析研究旅大6―2油田储层出砂预测分析研究【摘要】出砂是油田开采过程中沙粒随流体从油层中运移出来的现象，是油井生产中所面临的一大难题。
出砂不仅会导致油井减产，严重时会造成套管损毁最终导致油井报废，因此在正式开采前对储层进行出砂预测对于今后的生产具有重要意义。
本文以储层的出砂原理为根底，结合旅大6-2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。
研究成果能够为该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平安与高效。
【关键词】出砂预测；临界生产压差1 引言在油井开采和作业过程中，由于储层附近的岩层破坏，导致局部脱落的砂粒随油层流体一起流进井筒，造成油井出砂，对油井正常生产造成一系列不利的影响。
储层出砂的危害性大，一方面会腐蚀井下管材、平安阀和机械采油设备，造成管道的渗漏和设备的失效，引发严重的平安问题和溢出事故；另一方面，砂体在井内形成砂堵，会导致产量下降，甚至使油井停产。
为了油田的顺利开采，对储层出砂的预测分析方法进行研究是非常必要和迫切的。
2 储层特性分析旅大6-2油田的储层孔隙发育，以粒间孔隙为主。
砂岩非常发育，叠置连片分布，岩性组合为“砂包泥〞特征，平均砂岩百分含量67.6%。
已钻井在各油组发育1-8个砂体，单砂体厚度范围1.1-98.4m，平均值为3.3-98.4m，各油组砂岩总厚度6.8-98.4m。
已钻井在各油组内发育1-18个隔夹层，油组内单隔夹层厚度范围0.5-13.8m，油组内隔夹层平均厚度3.8m；油组间隔层厚度2.2-35.6m，油组间隔层平均厚度9.6m。
油组底部的泥岩隔层分布稳定，厚度大，可以追踪描述；油组内夹隔层分布不稳定、厚度薄，横向变化快，不宜追踪描述。
旅大6-2含油层段储层物性以高孔高渗为主。
4/6井区旅大6-2-4井平均孔隙度为32.3%，平均渗透率为1215mD ；旅大6-2-6井平均孔隙度为30.7%，平均渗透率为1278mD。
油井出砂预测概论
油井出砂预测概论
邹伟豪
【期刊名称】《中国井矿盐》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】地层出砂对油气田开发危害较大,轻者会导致油、气井减产、水井减注,重者会导致油气水井报废。
科学有效地进行出砂预测对于指导油田高效开发具有重要意义。
【总页数】3页(P23-25)
【作者】邹伟豪
【作者单位】四川盐业地质钻井大队,四川自贡643000
【正文语种】中文
【中图分类】TS32
【相关文献】
1.疏松砂岩油藏油井出砂量预测模型及应用 [J], 丛洪良;盛宏至
2.文昌低渗疏松砂岩油井出砂预测及生产策略技术研究 [J], 薛国庆;任超群;付强
3.油井出砂预测模型研究 [J], 刘文博;李亭
4.渤南垦利油田油井出砂预测及防砂设计研究 [J], 卢启敬
5.碎屑岩油藏油井出砂预测技术研究 [J], 姜国庆
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第十章 出砂
出砂过程与危害 出砂机理 出砂预测第十章油井出砂一、出砂过程与危害1.1 出砂过程油井出砂大体上可分为两个阶段：由骨架砂变成松散砂，这是导致出砂的必要条件； 松散砂的运移只有满足这两个条件后才会引起大规模出砂。
✓对于出砂的第一阶段来说，应力因素，如井眼压力、原地应力状态、岩石强度等是影响出砂的主要因素；✓液力因素，如流速、渗透率、粘度以及两相或三相流动的相对渗透率等的作用主要表现在出砂的第二阶段，即运移由于剪切破坏而形成的松散砂。
1.1 出砂过程1.2 油井出砂的影响因素影响因素可分为三大类：①地质力学因素，包括：原地应力状态（垂直地应力与原始水平地应力）、孔隙压力、原地温度、地质构造等；②砂岩储层的综合性质—井深、砂岩的强度和变形特征、孔隙度、渗透率、泄流半径、流体的组成（油、气、水的含量及分布等）、粘土含量、组成、颗粒尺寸和形状及压实情况等；③工程因素：包括完井类型、井身结构参数（井深、井斜、方位、井径）、完井液的性能、增产措施（压裂、酸化等）、生产工艺参数（流速、生产压差及流量）、油层损害（表皮系数增大）、放油或关井方案、人工举升技术、油藏衰竭、累计出砂量等。
一、出砂过程与危害设备磨损◆油管、阻流阀、泵筒◆地面管线、阀门 管柱堵塞◆油井管柱堵塞◆地面管线堵塞 增加作业次数 套管损害 需要其它处理装备1.3 出砂的危害出砂的好处：✓增加产量✓消除近井地带的储层伤害✓提高储层孔隙度和渗透率二、出砂机理2.1 流体流动所需的生产压差对于高渗油藏来说，提高产量意味着增加生产压差。
而生产压差的增加提高了地层的偏应力水平，若超过地层抗剪强度，会引起地层破坏，导致油井出砂。
除达西流动的能量损失外，生产压差必须克服如下流动伤害：（1）钻井过程近井地带应力场变化导致的渗透率伤害、径向流汇聚和动量作用。
（2）井眼流动伤害，如井底不完善、射孔和表皮伤害。
（3）钻井液固相伤害。
生产压差不仅对孔隙压力产生扰动，还导致近井地带产生应力集中。
基于BP神经网络的油井出砂预测
率 系数 ；
为训 练 因子 ； 与 的取值 范 围为０ ０～ ｉ ．ｌ 。
对 每一 个样 本重 复 上述规 则 ，当 网络 中的连 接权 重和 闽值 调整 到使 Ｅ
小 于 给定 的允 许 误差 后 ，即 完成 了网络 的 训练 过程 。利 用 训练 好 的网络 ，
３ ２模 型 的建 立 本课 题 为 建立 油 井 出砂 的 预测 模 型采 集 了包含 ６ 预 测 参数 的４ 个预 个 ０
测样 本 ， 以６ 预 测参 数 作 为输 入 层 的神 经 元 ；输 出的 实际 情况 为 是 否 出 个 砂 。通 过运 用神 经 网络 方 法对 样 本进 行 处 理 ，即 可得 到 因变 量Ｙ 输 出 ） １（ 与 自变 量 （ 输入 ）ｘ，Ｘ，Ｘ，Ｘ ｘ，Ｘ之 间 的 非线 性关 系 。然 后调 整算 ｌ ２ ３ ４，５ ６ 法来 训练 Ｂ 网络 ，Ｂ 网 络有 三层 ，即输 入 层 、隐含 层 和输 出层 。隐含 层神 Ｐ Ｐ 经元个 数 起初 设定 为２ ，最 大训 练循 环 次数为Ｍ ｘ ｅｏ ｈ２ ０ ，期望 误差最 ａ ｐ ｃ＝ ００ 小值 ｅｒ ｇａ ＝． ０ ，但 经过 不 断 的训 练 ，可 以看 出当隐 含层 神 经元 个数 ｒ ｏ ｌＯ ０ １ 为１ 时得 到 的实 际结 果 与期 望结 果 的吻 合性 最 好 。因此 ，经过 连续 训 练可 ４
ｌ ： ｘ ， ＝ １２，， ， ｉ ， ３ … Ｎ
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ｉＩ ＝
存 ，然后 运 用Ｍ ＴＡ ￣经 网络工 具 箱对 其进 行 调用 处 理 。而此 数据 的选择 ＡＬ Ｂ 是 直 接 采 用 神 经 网 络 进 行 模 拟 。 利 用 ｉ ｉｆ 函 数 对 网 络 初 始 化 ． 用 ｎｔ ｆ 运 ｔａｎ 数 训 练 神 经 网 络 ， 通 过ｎ ｗ ｆ ｒ ｉ函 ｅ ｆ 函数 对 刚络 进 行 仿 真 ， 输入 层 采 用
辽河葵东油田油井出砂预测及防砂设计
Ｉ ■
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
辽 河 葵 东 油 田油 井 出砂 预 测 及 防 砂 设 计
李学 良
（ 中国石 油辽 河油 田 公司 辽宁 盘锦 １ ２ ４ ０ １ ０ ）
［ 摘 要］ 地层 出砂 是石 油开 采遇 到 的重要 问题 之一 ， 正确 认识 和判 断 油井 的出 砂情 况十 分重 要 ， 合理 设计 油井 防砂技 术 的防砂 粒径 ， 对 实 现有 效 防砂和 保 证 油井正 常的产 能具 有重要 的意 义。 葵 东油 田是 辽河油 田在渤 海湾 内的一 个浅 海开 发油 田 ， 通 过对 其探 井岩芯 和试油 试采 过程 的观察 ， 结 合测井 资料 利用声 波 时 差法 、 地 层孔 隙度法 和岩石 组合 弹性 模量等 经验 方法对 ２ 口探 井和 １ 口评 价井进 行 了出砂 预测 ， 根据 预测 情况和 岩芯 粒度分 析数据 进行 了合理 的 防砂设 计 ， 从而 在 射 孔后采 取 了必要 的 防砂 措施 ， 防止 和减缓 了油 井 出砂 ， 避 免 了投 资风 险。 最后对 辽河 油 田的 出砂预 测技术 的研 究和 应用提 出 了建议 。 ［ 关键 词］ 辽河 油 田 葵东 油 田 浅海 出砂预 测 防砂设 计 中图 分类号 ： Ｆ ６ ５ ６ 文献 标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ２ ８ — ０ ０ １ ４ －０ １
根据钻 井揭露 和地震层序 研究 ， 区 内地层 自下而上分 别为 下第三系沙 河街 组东营 组三 段 、 东营组 ， 上 第三 系馆 陶组 、 明化镇 组及第 四 系平原组 。 主要含 油 层系为 东 营组 。 １ ． １储 层特 征 砂 体单层 厚 度 中等偏 薄 ， 平 均单 层厚 度２ ． ６ ７ ｍ。 储 层 以细 砂岩 、 粉砂 岩为 主， 胶结 疏松 。 岩石 类型 以长石 砂岩 为主 ， 次为石 英砂岩 。 通过测 井资料分 析 ， 孔 隙度 一般 为２ ７ ． ５ ～３ ３ ． ９ ％， 平均３ １ ％， 渗透 率一 般为 ２ ０ ０ －１ ０ ０ ０×１ ０ － ３ ｕ ｍ２ ， 有 效渗 透率 ４ ４ ～１ ０ ５ ×１ ０ － ３ ｍ ， 为 高 孔 一中高 渗储层 。 １ ２ 流体性 质 探 井葵 东 １ 井 原油 属于稀 油 ， 具 有密 度较 大 ， 粘度 较大 ， 凝固 点低 ， 含 蜡量 低， 胶 质 ＋沥青 质含量 高的特 点 ， 原 油密度和 粘度 随储 层 由深 至浅而 逐渐加大 。 ２ ．出砂 预 测 出砂 预测方 法 发展经历 了三个 阶段 ， 第 一阶段 主要利 用岩心 、 初 始动 态等 生产 资料进 行预 测 ， 第二 阶段 通过找 到一 个地 区不 出砂的岩 石特 性临 界值来 预测 出砂 ， 第 三阶段通 过实验 室模拟研 究和数值 计算得 出油气井 不出砂 的产量 或生产压 差临界值 来预 测出砂 。 目前 出砂预测 的发展方 向是从定性 到定量 化发 展， 但 实际预 测 时各 种 方法 。 出砂预测方法 有很多 ， 分别为 现场观 测法 、 经验法 、 实验室模 拟法和 数值模 型计算 法 ， 在 目前的研 究水 平 ， 很难用 单一 方法准 确预 测一 口井在生 产全 过程 中是否 出砂 ， 只 有应用 多种 预测方 法相辅 相成 ， 互 相补 充才 能使预 测结果 比较 可靠 。 由于实验 室模 拟法 和数值模 型计 算法 比较复 杂 ， 我们 只采用 现场观 测法 和经 验法 对葵东 油 田的几 口探 井进 行 了预测 。 渤海湾 地区油气 田多属于疏 松或较疏 松砂岩油气 藏 ， 油 井 出砂机理 基本相 同， 出砂 的类型 比较多 ， 油 田实 际开发过 程 中油 井出砂 的现象 比较 普遍 ， 出砂 的 危 害非 常严重 ， 油 气层大 量 出砂 可造 成油气 层被 砂埋 或井下工 具 、 生产 管柱等 被卡， 严重的 还会 导致井 壁坍塌 ， 套管 变形 、 破 裂甚 至油井 报废等 。 对 于 出砂油 藏必须 采取 有效 的 防砂措施 。 １ ． 油 藏概 况 葵东 油 田构 造地理 位置 位于辽 宁省盘 锦市大 洼县 ， 辽东 湾北部 滩海 海域 。 构造上 处于 滩海 东部 葵东构 造 带中部 ， 西与太 阳— 葵 花 岛构 造带 毗邻 ， 东 以燕 南断层为 界和燕南 构造带相 接 ， 为受 燕南 断层和多 条近北东 向次级断层 共 同控 制形成 的断 背斜 一断 鼻构造 。 距 离海 岸１ ５ ｋ ｎ， ｉ 年平 均结 冰期 １ ３ ０ 天， 水 深在２ ～ １ ｌ ｍ之 间 ， 平均 气温８ ． ４ ～９ ． ７ ＂ Ｃ， 海底 不稳 定 ， 表层 松软
出砂预测
一、出砂概况油井出砂是油气开采过程中由于储层胶结疏松、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，使得砂粒随流体从油层中运移出来的现象[1].（李兆敏,林日亿,王渊,等.高含水期射孔井出砂预测模型的建立及应用[J].石油大学学报:自然科学版,2003,27,(4):58,61,65.）在我国,除了少数油田的油井是由于砂岩层胶结不好、砂粒疏松.在开采初期就有出砂现象之外,许多出砂现象都是发生在油井生产的中后期.油田的中后期出砂特点是出砂量大、时间持久且难预测何时发生、防治较为困难。
国外在出砂预测方面研究应用较早.开发出了大尺寸出砂试验模拟系统、多种出砂理论模型和软件.我国近几年也正在从小尺寸的出砂预测逐步向大尺寸的出砂预测过度。
二、出砂的危害(1)减产或停产作业：油、气井出砂最容易造成油层砂埋、油管砂堵，地面管汇和储油罐积砂。
沙子在井内沉积形成砂堵，从而降低油井产量，甚至使油井停产，因此，常被迫起油管清除砂堵、清洗砂埋油层，清理地面管汇和储油罐。
其工作量大，条件艰苦，既费时又耗资。
即使这样，问题也还没有最终解决。
恢复生产不久，又须重新作业。
(2)地面和井下设备磨蚀：由于油层出砂使得油、气井产出流体中含有地层砂，而地层砂的主要成分是二氧化硅（石英），硬度很高，是一种破坏性很强的磨蚀剂，能使抽油泵阀磨损而不密封，阀球点蚀，柱塞和泵缸拉伤，地面阀门失灵，输油泵叶轮严重冲蚀。
使得油、气井不得不停产进行设备维修或更换，造成产量下降，成本上升。
(3)套管损坏，油井报废：最严重的情况是随着地层出砂量的不断增加，套管外的地层孔穴越来越大，到一定程度往往会导致突发性地层坍塌。
套管受坍塌地层砂岩团块的撞击和地层应力变化的作用受力失去平衡而产生变形或损坏，这种情况严重时会导致油井报废。
(4)安全及环境问题：意料之外的由于出砂引起的管道渗漏或设备失效还会引起严重的安全问题和溢出事故，尤其是在海上或陆上有水的地方。
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不 稳定 和严重 的剪 切应 力垮塌 。
１２ 出 砂 量 预 测 方 法 ．
其 极 限 强 度 。导 致 岩 石 结 构 发 生 破 坏 而 使 骨 架 砂 成
为 松 散 砂 ， 地 层 流 体 带 人 井 中 引 起 出 砂 【。 被 ２ 】
出 砂 在 产 油 开 始 到 以后 的 多 年 里 任 何 时 间 都 会
有 效地 进 行 出砂 预 测 对 于 指 导 油 田 高效 开 发 具 有 重要 意 义 。
关键 词 ： 出砂 ； 气 井 ； 砂 油 防
中 图分 类 号 ： Ｓ ２ Ｔ ３
文 献 标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ １ ０ ３ （ ０ ２ ｏ 一 ０ ３ ０ １０ － ３ ５ ２ １ ）３ ｏ ２ — ３
应 该 强 调 指 出 ，每 种 方 法 的成 功 都 取 决 于 输 人 数 据 的质量 和可 靠性 ， 以及 数 据 采 集 的 难 易 程 度 、 本 和 成 实 用 性 。例 如 ， 些 产 砂 量 预 测 的数 值 模 型 需 要 输 入 有 很 多 参 数 ， 这 些 参 数 是 在 油 田不 能 获 取 的 。另 一 方 而
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｔ ｓｏ ｅ ｏ ｅ ｍａｎ ｐ ｏ ｌ ｍｓｄ ｒｎ ｅｍｉ ｉｇ ｏ ｅ ｓ ｎ ｓｏ ｅ ｒ ｓ ｒｏ ｒ Ｓ ｎ ｒ ｄ ｃｉｎ ｉ ｈ ｒ ｕ ｏ ｔ ｅｄ ｖ ｌｐ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｉ ｎ ｆｔ ｉ ｒ ｂ ｅ ｕ ｇ ｔ ｎ ｎ ｆ ａ ｄ ｔｎ ｅ ｅ ｖ ｉ． ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ａ ｍｆ ｌ ｈ ｅ ｅｏ — ｈ ｉ ｈ ｈ ｔ ｏ ｓ ｔ ｍｅ ｔ ｆｏ ｌ ｎ ａ ｅｄ Ｉ ｍａ ａ ｓ ｈ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｒ ｄ ｃｉｎ ｏ ｉ ａ ｄ ｇ ｓ ｗｅｌ ｏ ｒｅ ｗｉ ａ ｓ ｈ ｃａ ｐ ｎ ｆｏｌａ ｄ ｇ ｓ ｎ ｉ ａ ｄ ｇ ｓ ｆ ｌ ． ｔ ｙ ｃ ｕ ｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔ ｅ ｕ ｔ ｆｏｌ ｎ ａ ｌ ｒｗｏ ｓ ， ｌ ｃ ｕ ｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｐ ｉ ｇ ｏ ｉ ｎ ａ ｏ ｉ ｏ ｏ ， ｌ ｗｅ ｓ Ｓ ｉｎ ｉ ｃ ａ ｄ ｅｆ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｏ ｅｓ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｉ ｏ ｒ ａ ｉｎ ｆ ａ ｃ ｕ ｄ ｅ ｅｆ ｉｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｆ ｉ ｆ ｌ ． ｎ ． ｃｅ ｔ ｎ ｆ ｃ ｅ ｔ ｅ ｉｔ ｆ ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ｆ ｅ ｔ ｇ ｉ ｃ ｎ ｅ ｔ ｇ ｉ ｅ ｔ ｆ ｃ ｅ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｌ ｅｄ ｉ ｆ ｉ ｐ ｏ ｈ ｔ ｏ ｓ ｇ ｓ ｉ ｏ ｈ ｉ ｄ ｏｏ ｉ
剪 切 面 上 的 正 应 力 ；ｆ 内 摩 擦 系 数 ； ＿
仅 内摩 擦 角 。 一 得 到 了 岩 石 破 坏 时 的 １ｏ 值 后 ， 一 Ｔ坐 标 、ｒ ３ 在 系 中 可 画 出 一 个 破 坏 应 力 圆 。 用 相 同 的 岩 样 进 行 不
２ １ 地 层 出砂 与 岩 石 力 学 关 系 ．
资 料 间 接 获 取 。 通 过 岩 芯 的 力 学 试 验 直 接 获 岩 石 的
性 模 量 如 剪 切 模 量 Ｇ、 积 模 量 Ｋ 有 良 好 的 相 关 性 。 体 Ｇ、 都 为 声 波 速 度 、 度 、 径 、 质 含 量 的 函 数 ， Ｋ 密 井 泥 定 义 岩 石 的 出砂 指 数 ［ ： ６ １ 为
率 、 性 成 分 、 质 含 量 、 水 饱 和 度 、 隙 流 体 类 型 岩 泥 含 孔
等 等 。所有 这些 参数 都 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 Ｍ０ ｒ ＿ ｈ ＿
界 张 力 强 度 ， 会 出砂 。 而 ， 油 藏 生 产 后 期 ， 层 就 继 在 储
ｆ１ 砂 指 数 法 １出 研 究 表 明 ． 地 层 的 岩 石 强 度 同 岩 石 的 动 静 态 弹
２２ 岩 石 力 学 参 数 获 取 方 法 ． 根 据 地 层 的 岩 石 力 学 性 质 ， 可 进 行 油 层 出砂 情 况 的预测 。 取 岩石 力学 参数 的方法 主要有 两 种 ， 获 一 种 是 通 过 岩 ：： 学 试 验 直 接 获 取 ，一 种 是 通 过 测 井 芑力
就 可 使 岩 石 颗 粒 粘 结 在 一 起 （ 图 １。 见 ）
在 油 藏 产 油 的 早 期 。 由 液 流 产 生 的 高 剪 切 力 使 射 孔 孔 眼 不 稳 定 ， 此 。 次 关 井 时 只 要 孔 眼 周 围 的 因 每 渗 透 率 不 减 小 ， 会 有 砂 产 出 。 当水 突 破 时 ， 结 砂 就 粘 粒 的 毛 管 力 就 没 有 了 ，如 果 生 产 压 差 超 过 砂 岩 的 临
钻 井 后 由 于 应 力 的 集 中 ，井 壁 岩 石 的 应 力 状 态
发生 了很 大变 化 ， 个水 平 主应 力最 大 ， 似 于平板 两 近 上 圆 孔 周 围 的 应 力 状 态 。 来 的 开 发 过 程 中 ， 水 的 后 含
上 升 、过 大 的 生 产 压 差 及 流 速 等 都 会 对 岩 石 结 构 造
１１ ． 出 砂 机 理
引 起 油 井 出 砂 的 主 要 因 素 有 两 个 ： 一 是 流 体 的 粘 滞 力 和 惯 性 力 的 综 合 作 用 使 地 层 中 的 充 填 砂 进 入 井 眼 引 起 油 井 出砂 ：二 是 由 于 岩 石 所 受 孔 眼 表面 颗 粒 上 的 各 种 力 Ｌ
导 致 出砂 。 伸 破 坏 的 机 理 和 严 重 程 度 ， 开 采 流 速 拉 与 及 液 体 粘 度 的 高 低 有 关 ． 具 有 自稳 定 效 应 。 并
图 ２ 库仑一 摩尔破坏准则数 ２３２ ．．
预 测
从 测 井 资 料 中 获 取 岩 石 力 学 参 数 ． 行 出 砂 进
型 之 一
作者简介： 邹伟 ￣（９ ２ ）男 ， １７ 一 ， 四川 自贡 人 ， 学 专 科 ， 理 工程 师 ， 要 从 事 地 质 矿 产 调 查 及勘 探 。 大 助 主
！！竺 兰
Ｉ
邹伟 豪 ： 井 出砂 预测 概论 油
切强度 ；
２ 岩 石 力 学 参 数 与 地 层 出 砂 预 测
同 的 侧 向 压 力 盯 及 垂 直 压 力 仃， 破 坏 实 验 ， 可 以 ３ 的 得 到 一 系 列 不 同 的 盯。ｏ 值 ，可 画 出 一 组 破 坏 应 力 、ｒ ，
圆 。这 组 破 坏 应 力 圆 的 包 络 线 。 为 岩 石 的 抗 剪 强 度 即
成 一 定 破 坏 。 油 层 出 砂 就 是 井 壁 岩 石 结 构 遭 到 破 坏
严 重 时 将 砂 埋 井 眼 ， 成 油 井 报 废 。 切 破 坏 的机 理 造 剪
和 严 重 程 度 与 生 产 压 差 的 高 低 密 切 相 关 。拉 伸 破 坏 的作 用 机 理 为 ： 体 的 流 动 ， 作 用 于 炮 孔 周 围地 层 流 使 颗 粒 上 的 水 动 力 拖 曳 力 过 大 ，炮 孔 壁 岩 石 所 受 径 向 应 力 超 过 其 本 身 的 抗 拉 强 度 ，部 分 颗 粒 脱 离 母 体 而
第４ ３卷
、 ．３ Ｉ ４
中
国
井
矿
盐
Ｃ Ｎ Ｗ ＥＬ ＨＩ Ａ Ｌ ＡＮＤ ＲＯＣ Ｓ Ｔ Ｋ ＡＬ
油井出砂预测概论
邹伟 豪
（ 四川盐业 地质钻井 大队， 四川 自贡 ６ ３０ ） ４ ００
摘
要 ： 层 出砂 对 油 气 田 开发 危 害较 大 ， 者会 导 致 油 、 井减 产 、 井减 注 ， 者会 导 致 油 气水 井报 废 。 学 地 轻 气 水 重 科
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１ 理 论 基 础
油 井 出 砂 是 油 气 开 采 过 程 中 由 于 储 层 胶 结 疏 松 、 度 低 、 体 的 冲 刷 而 导 致 射 孔 孔 道 附 近 或 井 底 强 流 地 带 砂 岩 层 结 构 被 破 坏 。使 得 砂 粒 随 流 体 从 油 层 中 运 移 出 来 的 现 象 ｆ 】 １ 。
轴 交 点 处 的 剪 应 力 为 该 组 岩 样 的 内 聚 力 Ｔ，直 线 斜 。 率 为 内 摩 擦 系 ｆ 。
坏 机 理 和 拉 伸 破 坏 机 理 。 剪 切 破 坏 是 出 砂 的 基 本 机
理 ：炮 孔 及 井 眼 周 围 的 岩 石 所 受 的 应 力 超 过 了岩 石
本 身 的 强 度 ， 地 层 产 生 剪 切 破 坏 ， 而 产 生 了破 裂 使 从 面 ： 裂 面 降 低 了 岩 石 的 承 载 能 力 ， 岩 石 进 一 步 破 破 使 碎 和 向外 扩 张 ； 于 产 液 流 动 的 拖 曳 力 ， 破 裂 面 上 由 将 的砂 子 携 带 出 来 。 切 破 坏 将 造 成 大 量 突 发 性 出 砂 ， 剪
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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 。 效 上 有 覆 应 力 和 水 平 应 力 将 会 增 加 。 这 就 导 致 射 孔 井 眼 更