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基于地质力学模型的X气田防砂临界生产压差预测

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储气库Y型井口携砂采气临界冲蚀模拟研究

储气库Y型井口携砂采气临界冲蚀模拟研究

储气库Y型井口携砂采气临界冲蚀模拟研究贺梦琦;杨炎鑫;檀德库;王江宽;段吉彬;于晓聪;阚长宾【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2024(53)11【摘要】目的研究储气库携砂采气过程中储气库生产通道冲蚀磨损的主要影响因素及规律。

方法在辽河油田双6储气库注采井管柱结构和生产工况条件下,开展室内冲蚀模拟实验和生产通道冲蚀数值模拟研究,通过数值分析,明确采气速度、生产压力、出砂速率、出砂粒径对管柱冲蚀速率的影响规律。

结合临界冲蚀理论计算结果,设计适用于出砂工况条件下储气库生产通道临界冲蚀系数取值的图版。

结果出砂速度、采气速度、生产压力在管柱冲蚀中起着主要作用,实验数据与预测结果的一致性较高,管柱最大冲蚀速率与日产气量的二次幂、井筒内压力的负二次幂、出砂速率的一次幂成正比。

此外,管柱变径部位的冲蚀速率随着服役时间的延长呈下降趋势,最终与管壁的冲蚀速率基本保持在相同数量级。

根据构建的临界冲蚀系数取值图版,在当前储气库出砂工况条件下,为了保证储气库满足服役年限,将临界冲蚀系数(C)取值为180,进一步考虑到储气库的最大产能情况,推荐C介于175~200之间。

结论通过储气库管柱冲蚀的实验模拟和数值模拟研究,建立了储气库注采井管柱的冲蚀速率模型,构建了储气库注采管柱临界冲蚀系数设计图版,有利于工程技术人员准确判断实时生产工况条件下储气库注采管柱的生产工况负荷、服役安全工况条件等,可以提供关键的实时性、安全性基础数据。

【总页数】11页(P160-170)【作者】贺梦琦;杨炎鑫;檀德库;王江宽;段吉彬;于晓聪;阚长宾【作者单位】中国石油辽河油田储气库公司;中国地质大学(武汉)资源学院;中国石油辽河油田分公司【正文语种】中文【中图分类】TH117;TE931【相关文献】1.底水驱枯竭气藏型天然气地下储气库注采动态的数值模拟2.携砂液流对除砂器针型阀冲蚀作用模拟研究3.气藏型储气库注采运行物理模拟研究与应用4.含凹坑缺陷稠油热采井口用四通管的冲蚀数值模拟研究5.气藏型储气库注采全过程油气相行为模拟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

南海西部油田出砂预测分析软件研发

南海西部油田出砂预测分析软件研发

2020年第7期广东化工第47卷总第417期·37·南海西部油田出砂预测分析软件研发谢茂成1，刘贤玉2，龚云蕾2，徐靖2，陈力2(1．中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东湛江524057；2．中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东湛江524057)Research and Development of Sand Production Prediction and Analysis Softwarefor Western South China Sea OilfieldXie Maocheng 1,Liu Xianyu 2,Gong Yunlei 2,Xu Jing 2,Chen Li 2(1.Zhanjiang Branch of CNOOC Energy &Tech-Drilling &Production Co.,Zhanjiang 524057；OOC China Limited Zhanjiang Branch,Zhanjiang 524057,China)Abstract:In order to determine whether the reservoir will produce sand in the process of exploitation,so as to take reasonable sand control measures before oil and gas exploitation,the sand production prediction and analysis software of the western South China Sea Oilfield is developed.The software uses logging data and core strength test data to analyze the rock strength and calculate the critical production pressure difference,so as to predict and evaluate the possibility of sand production in the early stage of oilfield exploitation and provide reference for the subsequent sand control program.The software can automatically fill the effective oil group data with specific color on the graph,which is beneficial for technicians to analyze and make decisions.Keywords:Rock strength ；shale content ；sand production prediction ；sand production index ；software development海上油田在生产过程中，常伴随着着出砂现象，地层出砂会造成油井砂埋，砂堵卡泵、泵损坏现象，严重时会导致油井无法再进行工作，后续作业会困难重重，油田稳产较难保证，最终会降低油田采收率。

气 藏 压 力衰 竭 对 水 平 井临界生产压差及完井方式的影响研究

气 藏 压 力衰 竭 对 水 平 井临界生产压差及完井方式的影响研究

中级职称论文题目气藏压力衰竭对水平井临界生产压差及完井方式的影响研究姓名代永康单位平湖油气田摘要随着油气藏开采的进行，地层压力会逐渐降低，尤其对于高压气藏，地层压力衰竭幅度将会更大。

根据有效应力理论，作用在储层岩石上的有效应力会随着地层压力的降低而逐渐增加，这就导致在油气藏开采初期处于稳定的地层可能会随着油气的采出而出现失稳。

在开采初期可以采用裸眼完井的地层未必在开采中后期仍然处于井壁稳定的状态。

为了保证油气井长期稳定生产，必须考虑在生产过程中井壁稳定性的变化，进而选择合理的完井方式。

本文通过调研大量文献资料，总结分析了气藏水平井常用的完井方式及其适用地质条件，在熟悉和掌握井壁力学稳定性分析的基本原理和方法基础上，针对某致密砂岩气藏，分别开展了储层地质特征及地层压力衰竭对水平井井壁稳定性及完井方式的影响研究，研究结果表明：（1）由于该储集层渗透性差、横向分布整体较为连续、水平井段长、局部发育地层水等特点，建议采用射孔完井或裸眼封隔器割缝衬管完井。

而对地层裂缝相对较发育的局部地层段则建议采用裸眼系列的完井方式。

（2）水平井的临界生产压差随气藏压力的衰竭而降低。

（3）对于该地层，当气藏压力由初始地层压力72.5MPa衰竭至18.0MPa时（原始地层孔隙压力的25%），水平井依然具有较高的临界生产压差（大于13.0MPa），满足裸眼开采的需求。

（4）综合考虑地质特征的影响，建议采用裸眼+割缝衬管+封隔器+盲管组合完井方式，其组合方式应根据地层水分布以及流动剖面的分析做进一步研究。

（5）由于该储层孔渗特性较差，还应考虑增产措施，如酸化、压裂等对完井方式的影响，这也还有待于进一步研究。

关键词：水平井；完井方式；地质特征；压力衰竭；临界生产压差目录1绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.2.1完井及生产过程中的井壁稳定性研究 (1)1.2.2油气井完井方式优选研究 (4)1.2.3压力衰竭的现场表现 (6)1.3主要研究内容及思路 (7)2气藏水平井常用的完井方式及适用性研究 (8)2.1完井工程的技术基础 (8)2.2裸眼完井 (8)2.2.1裸眼完井的优点 (9)2.2.2裸眼完井的缺点 (9)2.2.3裸眼完井的适用地质条件 (9)2.3筛孔/瞎缝衬管完井 (9)2.3.1筛孔/瞎缝衬管完井的优点 (10)2.3.2筛孔/瞎缝衬管完井的缺点 (10)2.3.3筛孔/瞎缝衬管完井的适用地质条件 (10)2.4射孔完井 (10)2.4.1射孔完井的优点 (11)2.4.2射孔完井的缺点 (11)2.4.3射孔完井的适用地质条件 (11)2.5裸眼砾石充填完井 (12)2.5.1裸眼砾石充填完井的优点 (12)2.5.2裸眼砾石充填完井的缺点 (12)2.5.3裸眼砾石充填完井适用的地质条件 (12)2.6套管砾石充填完井 (13)2.7带ECP的筛孔/瞎缝衬管完井 (13)2.7.1带ECP的筛孔/瞎缝衬管完井的优点 (13)2.7.2带ECP的筛孔/瞎缝衬管完井的缺点 (14)2.7.3带ECP的筛孔/瞎缝衬管完井的适用地质条件 (14)2．8防沙滤管完井 (14)3水平井井壁稳定性及临界生产压差计算研究 (15)3.1井壁围岩应力 (15)3.2井壁有效应力 (18)3.3井壁稳定性分析及临界生产压差计算 (19)4某储层地质特征及对完井方式的影响研究 (21)5气藏压力衰竭对水平井临界生产压差及完井方式的影响研究 (24)6结论和认识 (26)主要参考文献 (27)1绪论1.1研究的目的和意义随着油气藏开采的进行，地层压力会逐渐降低，尤其对于高压气藏，地层压力衰竭幅度将会更大。

测井资料在南堡35_2油田出砂预测中的应用

测井资料在南堡35_2油田出砂预测中的应用

南堡 35 – 2 油田位于渤海湾盆地渤中凹陷北部 石臼坨凸起的西南端。油层发育于明化镇组下段 与馆陶组顶部， 明化镇组下段为主力油层段， 油水 关系复杂， 油藏类型众多， 以岩性 – 构造复合油藏 为主。油藏埋藏浅， 约 900∼1 400 m， 储层物性较 好， 孔隙度为 28.0%∼44.0%， 平均 37.8%， 渗透率为 100∼ 5 000 mD， 平均 1 664 mD， 具高孔高渗特征。 储层含有大量粉砂岩， 胶结疏松， 成岩性差， 极易出 砂， 现有资料显示， 该区块储层段已有多口井出砂， 给油井生产带来了极大困难。判断油层是否出砂， 对于选择合理的完井方式， 经济有效地开采油田是 非常重要的[1
文章编号：1674 – 5086 （ 2011） 04 – 0059 – 05 中图分类号：TE53
DOI： 10. 3863/j. issn. 1674 – 5086. 2011. 04. 010 文献标识码：A
测井资料在南堡 35 – 2 油田出砂预测中的应用 *
梁 丹1，2 ， 曾祥林1，2 ， 房茂军1，2
Tab. 1 模型名称 适用井型 假设条件 流体流速过大， 导致岩 石发生拉伸破坏出砂
式中，Ucs — 单轴抗压强度， MPa； — L 油田经验系数， 一般取 L = 0.30∼0.65。 室内岩芯实验可直接测得地层的单轴抗压强 度， 对没有取芯的地层则可通过测井数据来预测地 层岩石的单轴抗压强度， 进而求出地层出砂的临界 生产压差。以上各出砂临界生产压差预测模型均考 虑了不同的假设条件， 使用的出砂判断准则也有差 (11) 异， 各模型的特征对比如下 （ 表1 ） 。
式中 Ed — 动态弹性模量， MPa； ρ — 地层密度， g/cm3 ； vs — 横波波速， km/s； vp — 纵波波速， km/s； µd — 动态泊松比， 无因次。 利用纵横波速度确定的地层动态弹性模量和动 态泊松比反映的是地层在瞬间加载时的力学性质 ，

油井出砂预测概论

油井出砂预测概论

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

油井出砂原因及防砂预测分析

油井出砂原因及防砂预测分析

油井出砂原因及防砂预测分析摘要：文章叙述了油井出砂的概念及导致油井出砂的影响因素，分析了海上油田油井出砂预测方法，指出了现有出砂生产压差预测方法优缺点及今后发展方向。

关键词：模型分析；出砂预测；胶结状态关键词抽油泵；油井出砂；原因分析；防砂技术引言在油田开采过程中，随着油田开采的不断进行，地层能量也会随之不断下降，此时油井内部的压差就会不断增大，进而导致油井出砂的问题不断严重，油井出砂会对其产能造成比较大的影响。

地层出砂会进入到井筒中，可能会造成管线和设备堵塞情况的出现，或者对泵造成破坏，甚至可能会导致井壁坍塌的问题，造成套管变形损坏，最终使油井不能够继续生产，而且会影响后续开采和最终的采收率，因此加强对油井出砂机理的研究，针对油井出砂机理采取有效的防砂措施来对油井出砂问题进行预防，对于保证油田产能的稳定，提高最终采收率具有重要的意义。

1.油井出砂及危害油井出砂是油田的油井在生产过程中，因为储油层的岩石较为脆弱，或是在开采过程中，因为不合理的操作，导致储油层的岩石结构遭到破坏，导致岩石脱落。

脱落后的岩石随着原油一起进入采油设备中。

因为岩石体积较大，最终导致采油设备的损坏。

岩石脱落严重时还会对油井内的岩石稳定结构被破坏，导致油井坍塌，最终停产。

常见的油井出砂会导致油井减产，只有当油井出砂越来越严重时才会发生油井停产现象。

1.陆地油田与海上油田出砂的区别陆地油田和海上油田在油井出砂上的差异是由于岩石结构的不同及油质的不同所引起的。

陆地油田的储层岩为细中细砂岩夹泥岩，在结构上主要以点线接触为主，结构类型上以胶结物为主，在岩层结构上又主要以方解石为主，岩石之间孔隙较多，孑L隙密度可高达30％。

孑L隙之间连通性比较好，胶层之间缝隙较大，岩层受地壳的运动影响较大。

海上油田的油井在出砂的情况上，以稠油田为主，在稠油田中受限于地质的因素，在岩层上存在着地层出砂的情况，导致海上油田油井出砂生产压差不同的原因之一便是高温蒸汽对岩层的破坏。

地层出砂机理及出砂预测

一，出砂机理油井出砂通常是由于井底附近地带的岩层结构破坏引起的，其中，弱固结或中等胶结砂岩油层的出砂现象较为严重。

由于这类岩石胶结性差，强度低，一般在较低的井底压力下，就容易造成井底周围地层发生破坏而出砂。

油井出砂与油藏深度、压力、流速、地层胶结情况、压缩率和自然渗透率、流体种类和相态（油、气、水的情况）、地层性质等有直接的关系。

从力学角度分析油层出砂有两个机理：即剪切破坏机理和拉伸破坏机理，前者是炮孔周围应力作用的结果，与过低的井底压力和过大的生产压差有关；后者则是开采过程中流体作用于炮孔周围地层颗粒上的拖曳力所致，与过高的开采速度或过大的流体速度有关。

这两个机理相互作用，相互影响。

除上述两个机理外，还有微粒运移出砂机理，包括地层中粘土颗粒的运移，因为这会导致井底周围地层的渗透率降低，从而增大流体的拖曳力，并可能诱发固相的产出。

二，出砂情况预测现有的出砂预测是建立在对出砂的现场观察、出砂的室内实验及对出砂进行理论模拟的基础上，我们针对永八块的地质情况及开采特点，主要从以下几个方面进行出砂预测：１、经验类比分析法从现有永八块的资料分析，它同胜利油田的大多数砂岩油藏情况相似。

据胜利砂岩油藏沙河街层组出砂情况分析，其中大部分油藏出砂。

一般开始出砂轻微，随着油田的进一步开发，油井见水后，出砂加剧。

同时地层压力也逐渐降低，从而导致生产压差增大，也会造成大幅度出砂。

胜利油田与之同层的各个砂层组在生产过程中都有不同程度的出砂现象，所以从经验上讲，永八块可能出砂。

２、孔隙度法一般认为，地层的孔隙结构与地层的胶结强度有关，通过对胜利油田的大量统计结果表明：如果地层孔隙度大于３０％，地层出砂较为严重，完井过程中必须考虑防砂措施；如果地层孔隙度在２０－３０％之间，地层出砂减缓，也许考虑防砂；如果地层孔隙度小于２０％，地层出砂轻微。

永八块的Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ２８砂层组的孔隙度平均为３３％，所以单从孔隙度方面考虑都将出砂。

完井方式对砂岩油藏临界生产压差及产能的影响研究

刘 向君 ，刘 洪 ， 永 刚 ，罗平 亚 （ 国 程 院 ，吴 小林 段 中 工 院 士）
（油 气藏地 质及 开发 工程 国 家重 点 实验 室 ・西 南石 油 大 学）
刘向君等．完井方式对砂 岩油藏临界生产压差及产能 的影 响研究 ． 钻采工艺 ，０ ７ ３ （ ）３ ３ ２ ０ ，０ ３ ：３— ５ 摘 要 ：以某砂岩油藏为例 ， 过建 立的三维弹塑性 出砂 预测有 限元模 型 ， 不 同完 井方式 对砂 岩油藏 临界 通 对 生产压差及产能的影响进行 了计算分析 。结果表 明 ， 油藏在裸 眼完井 、 该 小孔 径深 穿透射 孔完井 及大孔 径射孔 完 井 方式下的临界生产压差分别为 １ Ｐ 、 ａ ４ＭＰ ； ０ Ｍ ａ６ＭＰ 和 ａ在射 孔完井 方式 下 ， 盯 与 皿方 向平行 的射孔孔 眼最 不稳 定； 若采用定方位射孔 ， 避开与 盯 皿方 向平行 的射孔孔 眼 ， 以上两种射孔 完井方 式下 的油井与螺 旋布孔 射孔完 井 在 相比可分别将临界生产压差提高到 ９ＭＰ 和 ５ＭＰ 。通过 比较 三种完井方 式下 的临界产能认 为 ， 眼完井能 够在 ａ ａ 裸 较低的压差下获得较高 的产量 。但是 由于该地层 岩石强度低 ， 出砂 ， 了满足产 能的需要 ， 易 为 建议在 裸眼 内下 入防 砂工具进行完井。 关键词 ：砂岩油藏 ； 完井 方式 ； 临界压差 ；有限元 ；出砂 预测
弹 塑性变 形分 析过 程 中 ， 岩石 在 发 生 失 稳 破 坏 时要 经 历 了 两 个 变 形 阶 段 ， 是 弹 性 变 形 阶 段 ， 用 一 采 Ｄｕｋｒ ｒｇｒ ｒｃｅ —Ｐａｅ 强度 准则 判 断岩石 的 弹性极 限 屈 服； 二是 塑 性 屈 服 阶 段 ， 用 等 Байду номын сангаас 塑 性 应 变 准 则 采 判 断岩石 的塑 性屈 服 ， 岩石 在 经 历 了这 一 阶段 后 就

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。

油气井防砂效果评价方法体系的研究及应用

油气井防砂效果评价方法体系的研究及应用摘要：防砂效果评价是油气井综合决策的重要内容之一，在实践过程中需要客观公正的对评价内容进行分析，满足已有防砂体系的具体要求。

在本次研究中将以油气井防砂效果评价机制为基础，结合实际情况，对应用形式进行对比分析。

关键词：油气井防砂；评价方法；应用体系油气井防砂是稠油油藏疏松砂岩开采的关键，在实践阶段要建立有效的评价应用体系，满足技术理论的整体要求。

在防砂效果的评定过程中，必须对已有的评价案例进行详细的分析，考虑到防砂措施的具体表现，只有确定有效的防砂措施后，才能为改进防砂工艺和优化评定效果进行分析。

在工作程序设定阶段，评价效果存在不同程度的影响，要根据矿场条件，在油田防砂设计阶段，根据评价形式的特殊性，要考虑到前后状态及生产形式的变化，建立系统的评价方法。

1防砂措施效果的评价内容分析在不同防砂施工过程中，由于动态形式会出现不同程度的影响，必须明确油气生产动态。

以下将对防砂措施效果的评价内容进行分析。

1.1 挡砂作用在后续系统设计阶段，为了明确设计形式的具体作用，要优化已有的应用举措，对各类评价机制进行全面的分析。

在不同情况下，考虑到井底流动条件的改善作用，任何防砂措施都会形成不同形式的阻力，在渗流介质分析阶段，必须适当对油气井生产参数进行调整，根据采液指数和气井无阻流量的变化，需要适当扩大防砂效果，对各项应用指标进行解析[1]。

1.2 确定表皮系数由于油气井流动条件比较特殊，需要及时对工作制度进行划分，考虑到表层系数、应用指标和无阻流量的变化，必须提前设立表皮系数，根据不同防砂措施的应用形式，对其进行综合性的评价和分析，表皮系数，采液指数和无阻流量等指标虽然与工作制度无关,但它们在措施前后的变化特征更能真实地体现防砂措施对油气井生产动态的影响[2]。

1.3 评价体系流程针对不同评价形式的具体表现，在后续设计阶段，要对现有的控制流程进行对比分析。

第一层是对挡砂效果进行评价，第二层是对增产效果进行评价，第三层是对井底流动条件进行评价。

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3.3. 储层岩石抗拉强度的计算
利用测井资料，确定储层岩石的抗拉强度[20] [21]，计算公式如下：
= σt 1 0.0045 E (1 − SH ) + 0.008SH ⋅ E 12
(6)
式中 σ t 为抗拉强度，MPa， E 为弹性模量，MPa； SH 为泥质含量。
4. 储层不同深度临界生产压差计算
Keywords
Sand Production, Geomechanics, Critical Differential Production Pressure
文章引用: 赵斌, 张辉, 陈胜. 基于地质力学模型的 X 气田防砂临界生产压差预测[J]. 地球科学前沿, 2016, 6(5): 395401. /10.12677/ag.2016.65041
3.2. 主地应力大小与方位的确定
钻井过程中，井眼形成的瞬间会在水平最大地主地应力方位上产生钻井诱导缝。利用可识别的钻井 诱导缝的方位确定水平最大主地应力方位。 利用测井资料[19]，根据组合弹簧模型计算水平最大主地应力的、水平最小主地应力的大小，计算公 式如下：
σ= H
= σ h
E µE µ ε + ε + (σ v − α p p ) + α p p 2 H 2 h 1− µ 1− µ 1− µ
Predicting the Critical Differential Production Pressure of Sand Prevention for X Gas Field Based on Geomechanics Model
Bin Zhao, Hui Zhang, Sheng Chen
p= w 1 (σ H + σ h ) + 2 (σ H − σ h ) cos 2θ − 8σ t 2 π 时所求得的井底流压为最小允许井底流压。 2
(1)
式中 pw 为井底流压，MPa；σ H 为水平最大主应力，MPa；σ h 为水平最小主应力，MPa；θ 为极角；σ t 井 壁岩石的抗拉强度，MPa。其中， θ 取 相应的临界生产压差
y σH
(3)
θ pw
σh
x
Figure 1. Stress analysis model for rock around well hole 图 1. 近井地带储层岩石应力分析模型
397
赵斌 等
式中 p p 为储层孔隙压力，MPa； h 为所求地层压力点的深度，m； G0 为上覆地层压力梯度，MPa/m； Gn 为等效深度处的正常压力梯度，MPa/m； he 为等效深度，m。
Research Institute of Exploration and Development, Tarim Oilfield Company, PetroChina, Korla Xinjiang
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Received: Oct. 5 , 2016; accepted: Oct. 25 , 2016; published: Oct. 28 , 2016 Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
Advances in Geosciences 地球科学前沿, 2016, 6(5), 395-401 Published Online October 2016 in Hans. /journal/ag /10.12677/ag.2016.65041
2. 临界生产压差的计算
2.1. 地质力学模型
岩心观察和岩石力学性能测试表明 X 气田储层砂岩具有较好的胶结性能与较高的力学强度。近井地
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赵斌 等
带储层岩石处于水平最大主地应力 σ H 、水平最小主地应力 σ h 、上覆岩层压力 σ v ，以及井筒流体柱静压 力 pw 共同作用之下。根据弹性理论，该问题可抽象为平面应变问题。近井地带储层岩石的应力分析模型 如图 1 所示。
关键词
出砂，地质力学，临界生产压差
1. 引言
出砂是采油气工程中的常见问题，也是棘手问题。长期以来，一直危害着油气井的服役期限与油气 田的开发效益。如何最大限度地减少或规避油气井出砂，是备受关注的问题。油气井出砂是储层岩石发 生内聚力减小和剪切破坏的结果[1]，流体的持续高速流动会增大油气井出砂的几率[2]。采油气过程中储 层，近井地带岩石强度下降、发生破坏，会导致油气井出砂[3]。油气井出砂是多种因素共同作用的结果， 从力学角度来看，主要是储层岩石发生了剪切破坏和拉伸破坏[4] [5] [6]。鉴于储层岩石和流体的物理力 学有较大差异，认清储层特性和出砂机理，制定相应的防治方法和措施是解决油气井出砂问题的普遍思 路[7]-[13]。 多种方法被用于监测和预测油气井出砂[14] [15] [16]。 油气井出砂防治的关键在于制定合理的 油气井工作制度，使流体流速和井筒流体柱静压力保持在合理范围，从而维持储层岩石的强度，延缓或 避免储层岩石的破坏。 本文针对 X 气田的出砂问题，考虑地应力与岩石抗拉强度对近井地带岩石破坏的影响，提出了防治 油气井出砂的地质力学模型，并基于该模型利用测井数据进行临界生产压差预测，有效指导了 X 气田的 防砂工作。
Open Access
Abstract
Many wells in X gas field produced sand. Geomechanics model was founded and critical differential production pressure was predicted for avoiding the harm induced by sand production. The sandstone in X gas reservoir has a good cementation, and the fracturing mechanism complies with the Griffith criterion. The computational formula of the maximum bottom hole flowing pressure permitted for eliminating sand production was derived through elastic theory and stress analysis of the sandstone around well hole. The pore pressures, principal ground stresses, tensile strength, etc., in different depth of gas reservoir, were calculated by utilizing logging data. And the critical differential production pressures in different depth of gas reservoir were computed with these parameters. The sand production situations of several gas wells in X gas field were investigated, which indicated that the wells would not produce sand while the practical production pressure was less than the critical differential production pressures and the wells would produce sand while the practical production pressure was greater than the critical differential production pressures. The prediction method of the critical differential production pressure for preventing sand production of gas well is capable of guiding the working system of gas wells in X gas field and weakening the harm of sand production.
4.1. 算例
利用 XA-0 井 6460-6466m 储层段测井数据(采集数据间隔为 0.125 m)，由式(3)计算出储层每个深度 的孔隙压力，由式(4)与式(5)计算出储层每个深度的水平最大主地应力和水平最小主地应力，由式(6)计算 出储层每个深度的抗拉强度，并将以上计算结果代入式(2)即可求得储层每个深度的临界生产压差，如 图 2 所示。 根据图 2 中的临界生产压差曲线，确定采气过程中应该设置的生产压差值，当生产压差小于该储层 段的临界生产压差时，可以最大限度地避免气井出砂。
赵斌 等
基于地质力学模型的X气田防砂临界生产压差 预测
赵 斌，张 辉，陈 胜
中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒 收稿日期：2016年10月5日；录用日期：2016年10月25日；发布日期：2016年10月28日
摘
要
X气田多口气井出砂，为最大限度地消减出砂危害，建立气井防砂地质力学模型，预测气井临界生产压 差。X气藏为胶结程度较好的砂岩储层，其破坏机理遵从Griffith准则。依据弹性理论，通过近井地带储 层岩石应力分析，导出能够避免气井出砂的最大允许井底流压计算公式。利用测井数据，计算储层不同 深度的孔隙压力、主地应力，以及储层岩石的抗拉强度等参数，使用临界生产压差计算公式计算储层不 同深度的临界生产压差。考察X气田若干口气井的出砂情况，结果表明当气井实际生产压差小于计算出 的临界生产压差时，气井没有出砂；当气井实际生产压差大于计算出的临界生产压差时，气井出砂。该 防砂临界生产压差预测方法可有效指导X气田气井工作制度的制定，消减气井出砂危害。