考虑射孔方位的出砂预测模型

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油井出砂预测模型研究

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

油层出砂预测模型研究

油层出砂预测模型研究

收稿日期:2000 01 09作者简介:王德新(1944-),男(汉族),山东益都人,副教授,硕士,从事钻井完井技术研究。

文章编号:1000 5870(2000)05 0017 03油层出砂预测模型研究王德新, 侯明勋(石油大学石油工程系,山东东营257061)摘要:分析了裸眼完成井和射孔完成井的油层出砂机理,以线弹性理论为基础,同时考虑垂直井眼围岩应力场对射孔孔道稳定性的影响,建立了一种新的射孔完井临界出砂模型,并编制了出砂预测系统的设计软件。

在辽河油田现场应用的实例表明,该模型的预测结果与现场工程实践中已有的油井出砂经验预测模型相吻合。

关键词:油井出砂;预测;岩石力学;抗压强度;孔眼稳定性中图分类号:T E 358+.1 文献标识码:A引 言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;二是由于岩石所受的应力超过其极限强度,导致岩石结构发生破坏而使骨架砂成为松散砂,被地层流体带入井中引起出砂。

目前,对油井出砂机理的研究一般都是采用Mohr Coulomb 准则和Drucker Prager 准则,也有的用井壁岩石的拉伸和破坏准则[1,2]。

适用于疏松砂岩储层的砂拱稳定模型也已有专文论述。

本文采用岩石力学的理论和方法,同时考虑垂直井眼围岩应力场对射孔孔道稳定性的影响,并将反映储层岩石材料胶结程度强弱的抗压强度作为岩石破坏的强度准则,建立一种新的射孔完井临界出砂模型。

1 垂直井眼围岩应力场分析假设地层岩石为均质、各向同性线弹性多孔介质,地层岩石受到原地应力场、地层孔隙压力和井内流体压力的共同作用,忽略构造应力场和温度场的影响,且井壁围岩处于平面应变状态(即井眼沿纵向不变形)。

根据以上假设建立了图1所示的垂直井眼围岩受力及计算简图。

根据弹性力学理论,可求得井眼围岩应力场分布为r =x + y 21-a 2r 2+ x - y 21+3a 4r 4-4a 2r2 cos2 +a 2r2p w ;= x + y 21+a 2r 2- x - y 21+3a 4r 4cos2 -a 2r2p w ;r =- x - y 21-3a 4r 4+2a 2r2sin2 .(1)式中,p w 为井眼液柱压力,MPa;r 为距井眼中心的径向距离,mm;a 为井眼半径,mm; x 和 y 为x 方向和y 方向的应力,MPa; r 为井眼岩石的剪切应力,MPa; r 为井眼岩石的径向应力,MPa; 为井眼岩石的切向应力,M Pa 。

射孔完井出砂预测新模型及其在射孔优化中的应用

射孔完井出砂预测新模型及其在射孔优化中的应用
维普资讯
20 年 l 06 2月





第 l 5卷
第6 期
射孔完井出砂预测新模 型及其在射孔优化中的应用 *
雷征 东 安 小 平 李 相 方
(. 1 中国石油勘探开发研究 院 北京 10 8 ; 2 长庆油 田勘探开发研究院 00 3 .
出砂 , 减少油 井 出砂和 制定合 理 工作 制度 的基 础 。 是 前人 对油 井 出砂 预 测模 型一 般都是 在分 析井 壁 次生 应力 的基 础 上 , 采用 井 壁 岩 石 的剪 切破 坏 准 则 判断 ¨’] J2 L。但 是 , 些 模 型 都 是 在 静 态 的基 础 上 , 这 没 有考 虑油 田开 发过程 中地层 温 度 和流体 冲刷拖 曳 力对 内部 地层 结 构稳 定 性 和 地 层 出砂 影 响 , 成 预 造 测 模型 与实 际有 一定偏 差 。本文 采用 岩石 力学 的理 论 和方 法 , 以井 眼 围岩 应力 场 对 射 ; ; 道稳 定 性 的 ff LL 影 响为基 础 , 考虑 变 温 应力 和流 体 对 岩 石 拖 曳力 的 影 响 , 立一 种 新 的射 孔 完 井 出砂 预测 模 型 。 以该 建 模 型为 基础 , 分析 射孔 参数 对油井 出砂 的影 响 , 对优 化 射孔 有一 定指 导意 义 。
第 1 5卷
第 6期
雷征东等 : 射孔完井出砂预测新模型及其在射孑 优化 中的应用 L
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油层出砂预测及其发展趋势研究_刘新锋

油层出砂预测及其发展趋势研究_刘新锋

油层出砂预测及其发展趋势研究刘新锋,楼一珊,朱 亮,李威明(长江大学石油工程学院,湖北荆州434023)摘 要:总结了不同完井方式下的出砂预测模型,对于弱胶结稠油油藏,广泛采用“稠油冷采”技术,允许一定量的砂砾随着流体流向井底,从而改善渗流条件,提高产量,结合蚯蚓洞模型出砂量预测和现实生产工矿特征,给出了研究适度出砂量的方法步骤。

随着科技的进步,人们逐渐认识到出砂是渗流场和应力场耦合作用的结果,所以,流固耦合成了出砂预测的一个研究方向。

关键词:出砂预测;蚯蚓洞模型;适度出砂量;流固耦合中图分类号:TE358.1 文献标识码:B 文章编号:1004—5716(2007)01—0056—03 在油气开采过程中,出砂是油田面临的严重问题,不但缩短油井的寿命,磨蚀井下、地面设备,桥堵或堵塞井眼,而且降低油井的产量或迫使油气井停产,严重影响了油田的正常生产。

出砂受多种因素的综合影响,准确预测并有效的加以防止,不仅能延长油井的生产年限,而且也可以产生良好的经济效益。

1 出砂预测发展概况出砂预测是一项复杂而又困难的工作,涵盖了岩石力学、弹塑性力学、流体力学、渗流力学等多学科领域理论,且受地层力学性质、流体性质、完井及开采工艺等多种因素的影响,所以,出砂预测是多学科的组合。

出砂预测方法大致经过以下发展历程:1972年Stein首次将地层出砂与岩石强度相联系,提出了预测出砂的理论模型,但他未考虑到油藏压力的衰减及含水的影响;1975年,Tixier等人提出了应用测井资料判断油井是否出砂,但该方法不能计算最大无砂产油速率;1981年Coates等人提出了应用莫尔圆应力分析法将出砂与井眼周围应力状态相联系;近年来,H oek(2000年)、Sam-suri(2000年)对出砂量与油井产液量间的关系进行了实验和理论研究,得到了一些可以借鉴的结果。

(3)钻探漂浮平台上的所有部件应连接稳固,无架空部件,平台四角用12.5mm的钢绳固定在岸上,用手拉葫芦绷紧。

定方位射孔对出砂的影响分析

定方位射孔对出砂的影响分析

定方位射孔对出砂的影响分析胡延超【摘要】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.%The sand production so terrible when drilling and producing oil and gas wells that wells' service life would be shortened, surface and downhole equipments would be corrosived , and it results in bridge blinding, well clogging,reducing production even stopping production. So,sand production must be controlled so that the progress and effect of oil and gas wells ' drilling and producing can be guaranteed, All the factors impacting on sand production are analyzed. The study is on the threshold of reducing the formation fracture pressure and preventing sand production. By developing the effect analysis of oriented perforation to the formation fracture pressure and sand production and conducting the stressdistribution study of wellbore rocks and perforation channels, a calculation model of critical pressure of downhole fracture pressure and sand production is established. The conclusions show that the best perforation azimuth of oriented perforation is along the direction of the maximum horizontal principal stress.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)019【总页数】6页(P4620-4624,4633)【关键词】定方位射孔;最大主应力;出砂【作者】胡延超【作者单位】中海油天津化工研究设计院,天津300131【正文语种】中文【中图分类】TE358.11 油气井出砂概述油井出砂,是指在井下生产压差的作用下,储层中和井壁上松散砂粒随产出液流向井底的现象。

考虑射孔方位的出砂预测模型

考虑射孔方位的出砂预测模型

考虑射孔方位的出砂预测模型江朝;姜伟;刘书杰;何宝生;曾祥林【期刊名称】《断块油气田》【年(卷),期】2010(017)001【摘要】以往的射孔完井出砂预测模型都不能计算和分析不同方位角下的出砂临界压差.针对这一问题,采用岩石力学理论和分析方法,根据应力坐标转换理论和线-弹性力学基本理论,并将直井中的射孔孔道换位看作是特殊情况下的水平井(井眼半径极小),在分析射孔孔道受力的基础上,将Drueker-Prager强度准则作为出砂判断准则,建立了一种考虑射孔方位角、新的射孔完井出砂预测模型.实例计算和分析表明,在射孔完井的直井中,射孔孔道壁上各点的出砂临界压差各不相同,差异较大.出砂总是首先发生在孔道壁的最薄弱处,此处时应的出砂临界压差最小;方位角有规律地影响射孔孔道的出砂临界压差,而2个水平主应力的不均等是造成方位角影响射孔孔道出砂临界压差的最根本原因;水平地应力非均匀系数越大,射孔孔道出砂临界压差随方位角变化的趋势越明显.因此,应根据水平地应力非均匀系数的大小和它对射孔孔道出砂临界压差的影响程度,决定是否使用定向射孔技术.【总页数】4页(P98-101)【作者】江朝;姜伟;刘书杰;何宝生;曾祥林【作者单位】中国石化集团国际石油勘探开发有限公司,北京,100083;中海石油(中国)有限公司研究中心,北京,100027;中海石油(中国)有限公司研究中心,北京,100027;中海石油(中国)有限公司研究中心,北京,100027;中海石油(中国)有限公司研究中心,北京,100027【正文语种】中文【中图分类】TE257+.1【相关文献】1.射孔完井出砂量预测模型研究 [J], 匡韶华2.斜井射孔完井出砂预测模型的建立及应用 [J], 任宜伟;谢双喜;陈舟圣;崔刚;胡云亭;冯毅3.斜井射孔完井出砂预测模型的建立及应用 [J], 任宜伟;谢双喜;陈舟圣;崔刚;胡云亭;冯毅4.斜井套管射孔完井出砂预测模型的建立 [J], 杜丹阳;谢双喜;任宜伟5.斜井套管射孔完井出砂预测模型的建立 [J], 杜丹阳;谢双喜;任宜伟因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

高温高压天然气深井开采出砂预测模型优选

高温高压天然气深井开采出砂预测模型优选

高温高压天然气深井开采出砂预测模型优选姚先荣;杨成;晏凌;熊祖根;姚玮佳;王雪松【摘要】出砂使储层受到伤害导致生产任务无法正常运行,在油气开采过程中不仅会因为地层出砂磨蚀井下管柱和地面开采设备影响油气井开采周期,油气井产量也会因为储层生产井眼由于出现砂窟现象被封堵而受不同程度影响.因此准确预测出砂对于油气田正常生产及高效开发意义重大,优选合理的出砂预测模型是出砂预测准确性的前提.文章使用实验方法评价了常用临界井底流压预测模型,对工区典型出砂井储层进行了出砂预测分析,优选出D-P模型为库车克深区块的临界井底流压模型,为同类型生产井出砂问题提供了参考.【期刊名称】《钻采工艺》【年(卷),期】2018(041)003【总页数】4页(P37-40)【关键词】岩石力学;应力分析;出砂模型;油气开采;井底临界流压【作者】姚先荣;杨成;晏凌;熊祖根;姚玮佳;王雪松【作者单位】中国石油川庆钻探工程公司;中国石油川庆钻探工程公司;中国石油川庆钻探工程公司;中国石油川庆钻探工程公司;中国石油川庆钻探工程公司;中国石油塔里木油田分公司【正文语种】中文库车克深区块属于典型的高温、高压、超深气田。

研究区块目的层岩石类型以岩屑长石砂岩为主,含少量长石岩屑[1],该区块白垩系巴什基奇克组压裂酸化改造层段,岩石强度会降低,井筒失稳几率增加,存在因地层出砂导致井下管柱和地面开采设备磨蚀的风险[2]。

油气井的出砂量影响因素有:油气开采流量过大导致井眼围岩拉伸破坏;生产井围岩过高引起的砂砾运移;地层含水率的上升以及地层空隙压力的减小[3-7]。

国内外学者对地层出砂模型开展了广泛的研究,M-C模型是部分学者Mohr-Coulomb准则作为剪切破坏模型的理论依据的延伸[8]。

不同于M-C模型,D-P模型通过在主应力空间假设破裂面的形状来建立屈服准则,以静水压力轴为轴线的圆柱体[9]从而得出临界出砂压力。

Hans Vaziri等人也提出过针对于砂岩油气层的最大临界生产压差确定模型[10]。

定方位射孔对出砂的影响分析

定方位射孔对出砂的影响分析

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。 关键 词 定方位射孔 最大主应力 出砂
中图法分类号
T 381 E5. ;
文献标志码

1 油气井 出砂概述
油井 出砂 , 指 在 井 下 生 产 压 差 的作 用 下 , 是 储
层 中和井壁 上松 散 砂粒 随 产 出 液 流 向井底 的现 象 。 出砂量 有 时 较 少 , 顿 产 出液 大 约含 几 十 克 砂 , 每 出
度, 将造成地层 的应力平衡 失稳 , 使硬地层 形成弹
性 变形 , 软地层 形 成屈 服 变 形 , 旦 发生 这 种 情 况 , 一
修费用 , 人力、 物力和财力等消耗都相应地增大 ; () 3 严重腐蚀地面设备 和井下设备 , 严重时甚
至会造成 砂 卡 柱 塞 、 埋 抽 油 管 、 磨 泵 筒 和 砂 堵 砂 砂 等现象 , 导致井 下设 备无法 正 常工作 ;

2 1 S i eh E gg 0 2 c T c. nr. .
定方位射孔对 出砂的影响分析
胡 延超
( 中海油天津化工研究设计院 , 天津 30 3 ) 0 1 1


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 , 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 , 严 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
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,0 n 卢 ( O。 - Hi _ -s +r C S h
将射 孔 孔 道看 成 为 长 轴 与短 轴 之 比非 常 大 ( 2 ) 不 >0的
Oz c s卢 ' O 。 + z - = -“
丁 :0 州 : 0
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规则 椭球 体 。但 在小 直径 射孔 的情 况 下 , 为简 化计 算 ,
角 = 0 , 应 力分 量变 为 9 。6个
。 蔷 v o
对 于具 有一 定胶 结 强度 的地层 一般 都采 用射 孔 完
井 , 时只有 射 孑 孔 道发 生破 坏 时油 井才 可能 出砂 。 这 L 在 油井 投 产初期 , L 道 呈 细长形 , 射孑 孔 多数射  ̄ T 道长 度 F L L 在 3 0m 以 上 , 道 的入 [ 直径 为 1 ~ 2Hm。一 般 0 m 孔 _ j 0 1 i
1 地 层 出砂 预 测模 型
11 假 设条 件 .
I - O / O + i ) s t - SO( C S h n卢 + i O C H s n
I . - i + 9 =o H sn - CS O
假 设 一垂直 井 钻穿 一个 渗透 性 水平 油层 ,油层 岩 石 为各 向同性 的均 质 弹性体 , 隙被 流体 完 全 充满 , 孔 沿 水 平方 向射 孔 。
12 射 孔 孔 道 力 学 模 型 .
s f i n
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cS o
() 2

r1 C S / O 卢 s ∞ 一 O CS i 『 = O n卢( h)
T- O s ( O + h i 一 ) x CS i HCS n 卢 z  ̄ n s r= s CS s ( .-i n O i 『 ) n 由于射孔 井 为直 井 ,故射 孔孔 道 与井 壁之 间 的夹
= p + (- s0) — 1 2 o2 + c
可近 似地 认为 是一 段 圆柱 体 ,简化 的力学模 型 见参 考
文献 [ ] 3 。要判 定 射孔孔 道 是 否会 被破 坏 , 射孔 壁 上 的
z一 O s ( = C S i 『 ) n h
根 据线 一 弹性 力学 基本 理论 , 以推导 出斜井 井壁 可
表 面 的 6个 应力 分 量 , 如下式 所示 :
变为 坐 标系 ( , Z ) Y , I; 2 再 将 坐标 系 ( , 。 I以 l 为轴 , 右 手 定 则 ) y, ) , z 。 按 旋转角 ( 射孔孔道与井壁 间夹角 )变为坐标系 ( ,,) , Y 。
( 一p) p △
( s + hO ) 1 2 o2 一 6 Hi f G CS nl (+ cs0)
令 为 上 覆地 应 力 ,- 和 分别 为 水 平 方 向 的 O, 2个 主地 应 力 。选 取 坐 标 系 ( , , ) 别 与 主 地 应 力 123 分


r 0 ,

] ) ( p

1 , 方 向一致 。为 了方便 起 见 ,建 立直 角 坐标 系 3 "
式中 : p 为 井底 流 压 , ap MP ; 为 地 层孔 隙压 力 , aa MP ; 为 Bo 系数 ; it 为 泊松 比。 设 生 产 压 差 △ _ 将 式 ( ) 入 式 ( ) 即 可 p p, 3代 4, 得 到 考 虑射 孔 方位 的地 层 出砂 预 测模 型 中孔道 壁 的 6 个应 : 量 , 力分 如下 式所 示 :

( Y 和 柱 坐 标 系 ( , ,) 其 中 O , ,) r0 Z , Z轴 对 应 于 射 孔 孔
道轴 , 和 o o y位于 与射 孔孔 道轴 垂 直 的平 面之 中 。
为 了建 立 坐 标 系 ( Y 与 坐 标 系 ( , , ) 问 的 , ,) 12 3 之 转换 关 系 , 坐标 系( , , ) 以下方 式旋 转 : 将 12 3 按 I 先将 坐标 系 ( , , ) 3为轴 , ) 12 3 以 按右 手 定则 旋 转 角 ( ; T 道 方 位 与 水 平 最 大 地 应 力 方 位 问 夹 角 ) 射f o il I s c s3 c s s f — i I c 0 n s n } 一 if sl n cs of i 0 f
【i cs s cs CS j s of i of n l n i O
则 远 场地应 力 的 6个分 量 为
第 1 第 l期 7卷

朝 , : 虑射 孔 方 位 的 出 砂 预 测模 型 等 考
利 用射孔 完 井 出砂预 测模 型 ,计 算 和分 析 了射 孔
方位 角对 射孔 孔 道 出砂 临界压 差 的影 响规 律 ,以及 水 平地应 力 非 均匀 系数对 出砂 临界压 差 的影 响规 律 。
应 力分布规 律 就成 为分 析 和判定 地 层 出砂 的关 键 。
13 射 孔 孔 道 壁 的 应 力 .
借 用换 位 思考 的思 想 ,可 以将 直井 巾的射 T T 道 LL 换 位 地看 作 为 特 殊 情 况 下 的水 平 井 ( 井 跟 径 极 即
小 ) 利用 中国石 油大 学 ( 。 北京 ) 荣樽 教授 提 出 的应 力 黄 坐 标转 换理 论 及斜 井井 壁 面上受 力 分析 结 沦 , 导出 了
G= p+ (— cs0) y1 2 o2 ~  ̄- 1 2 o2 + , + cs 0) (
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直 井 中射孔孔 道壁 的 6个应 力分 量 , 体过 程如 下 ¨ : 具
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