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海上油气田完井手册-第九章 油气水井防砂.pdf


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第一节出砂预测

多数疏松或较疏松的油层有出砂现象。油气井出砂会造成磨蚀井下、地面设备和工具(如泵、
分离器、加热器、管线等),桥堵或堵塞井眼,降低油气井产量或迫使油气井停产。我国海上发
现的疏松或较疏松油气藏较多。
科学地进行出砂预测,为防砂提供了可靠的决策依据。出砂预测研究回答的问题是:
(1)油气水井在其生命期内(包括投产及小产后期)是否出砂?
(2)何时出砂?
一、出砂机理及影响因素

—般来说,地层应力超过地层强度就有可能出砂。地层强度决定于胶结物的胶结力、流体
的粘着力、地层颗粒之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。地层应力包括地层结构应力、上
覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推力,还有地层孔隙压力和生产压差形成的作用力,因
此地层出砂是由多种因素决定的。

1)岩石强度低。此为最重要的影响因素。—般认为单轴抗压强度低于 的岩石为弱
固结岩石,有可能出砂。胶结物的种类性质和数量,对岩石的强度起着至关重要的作用。地层
岩石遭到破坏而出砂,其本质是胶结物被破坏,形成分散的砂粒。胶结物的破坏,除了剪切和
拉伸等机械力的作用外,还受到液体的溶蚀、电化学作用的伤害,有些本来不出砂的井在酸化
或产水、注水后出砂,就是这个道理。
2)地层压力的衰减。地层压力的衰减相对增大了岩石的有效应力。
3)生产压差或生产速度过大。
4)地层流体粘度大易出砂。
5)油气井含水量的增长,出砂的可能性增大。某气田的产层段砂岩,当岩石含水后,其强
度降低 80%~95%。
6)不适当的增产措施(酸化和压裂)。
7)操作管理措施不当,例如造成井下过大的压力激动等。
二、出砂预测方法和系统
出砂预测方法有四类,分别为现场观测法、经验法、实验室模拟法和数值计算法。从目前
的研究水平来看,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和何时出砂,只有
通过多种预测方法才能使预测结果比较可靠。

(1)岩心观察
疏松岩石用常规取心工具收获率低,很容易将岩心从取心筒内拿出或岩心易从取心筒中脱
落,有时其不需使用胶皮取心筒或海棉取心筒。
用肉眼观察、手触等方法判断岩心强度。疏松岩石或低强度岩石往往一触即碎、或停放数
日自行破裂、或可在岩心上用指甲能刻痕。
对岩心浸水或浸盐水,岩心易破碎,说明当含水率上升时,岩石强度将降低。
(2)DST测试
如果 DST 测试期间油气井出砂,甚至严重出砂,油气井初产期就可能出砂。
有时在 DST 测试未见出砂,但仔细检查井下钻具和工具,在接箍台阶等处附有砂粒,或者
DST 测试完毕后,砂面上升,则该井可能出砂。
(3)生产动态
邻近油气藏或邻井生产过程中若出砂,本油气藏或本井出砂的可能性大。
(4)岩石胶结物
岩石胶结物可分为易溶于水和不易溶于水两种。泥质胶结易溶于水,当油气井含水量增加
时,岩石胶结物的溶解降低了岩石的强度。但当胶结物含量非常少时,岩石的强度主要由压实
作用提供,对含水量因素不敏感。

(1)模最法
地层强度同岩石的动弹性参数如剪切模量正 Es、体积模量 EB 有良好的相关性。剪切模量
是剪切载荷同横向应变之比;体积模量是岩石体积压缩系数的倒数,取决于岩石颗粒和流体的
压缩性。国外通过大量生产实践总结出出砂预测的组合模量法和斯伦贝谢法。
1)组合模量法。
2
Ec=Cρ/Δtc 乙: ( 9-1-1 )
式中 C —常数= ×108;
ρ—岩石密度;
Δtc —岩石纵波时差;
Ec —岩石密度、声波时差的函数。
根据岩心分析、测井资料解释和出砂史分析,Ec 值越小越易出砂,美国墨西哥湾地区的经
验是当 Ec 值大于 2 ×104MPa(3×106psi)时油气井不出砂。北海地区也采用此标准。用此方法
对胜利油田的部分油井进行验证,符合率达 80%以上。
2)斯伦贝谢法 ES×EB。

式中µ——岩石泊松比。
ES×EB 是岩石密度、泊松比、声波时差的函数。斯伦贝谢公司对墨西哥湾进行大量试验研
7 12 7
究后提出 ES×EB 值大于 ×10 MPa(×10 psi)时油气井不出砂,而小于 ×10 MPa(
×1012psi)时则有可能出砂,目前这一判别值已在美国加里福尼亚、阿拉斯加以及加拿大、特立
尼达和印度等地井深 1000~4000m 的油气井中使用,预测结果比较准确,北海地区采用 ES×
7 12
EB=×10 MPa(×10 psi)。

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  • 时间2011-11-16