油井出砂临界井底流压计算模型的确定
水平井合理生产压差研究
98水平井合理提液成为制约开发的突出问题。
因此，进行了主要考虑某X油田地层疏松出砂、存在边底水两方面的因素，确定较为合理科学的生产压差，延缓底水上升的速度的研究，为水平井开采提供理论依据。
一、某X油田出砂临界生产压差研究对于某X油田的疏松砂岩而言，存在一个出砂临界压差，着是指随着井底流压的降低刚刚出现出砂现象时的生产压差临界值，也就是说当实际油气井生产压差超过这一临界值后，井筒开始出砂。
根据不同的破坏机理有不同的破坏失效准则，选择最常用的莫尔-库伦准则来计算某X油田的出砂临界生产压差。
1.水平井地应力场坐标变换要得到水平井近井地应力分布模型，需要将原始地应力H σ、h σ、v σ进行相应的转化，再取井筒倾角为90°时就得到水平井近井地应力分布模型。
转变后的应力场坐标系为变为（x，y，z），其中z轴对于与井筒方向一致，x轴与y轴位于与井轴垂直的平面之中，变换坐标以后的各应力分量变换为：σσσσσσ、，然后再将变换后的地应力分量转换成极坐标的形式，变换后的水平井地应力坐标的6个分量与原地应力分布存在以下的关系：sin cos cos sin 00cos sin cos sin σσσσβσβσσβσβσσσσββσββ= =+ =+= = =−+（1）胜利油田的地应力计算公式（1300-3300m）：22.580.03411.650.0220.0210.022H h v H H H σσσ=−+=−+ =+ （2）2.出砂临界生产压差的计算值根据摩尔-库伦准则（如式（2））可以得到临界出砂条件下的井底流压和岩石孔隙流体压力，则可以得出出砂临界生产压差为：(,)p w x wfp p p r p ∆=−0(,)(,)2tan()[(,)(,)]tan ()2424p r p p r p r p p r φφππσβτσβ−=++−+ （3）根据以上某X油田水平井主应力值结合莫尔-库伦准则的可以得到的某X油田疏松砂岩临界生产压差为2.11MPa，出砂临界井底流压为8.98 MPa。
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
井底常压法压井计算
井底常压法压井计算井底常压法是一种常用于地下水井压力测试的方法。
该方法通过在井底设置一个恒定的开口，使井底压力维持在大气压下，从而测量井底的涌出水量。
井底常压法压井计算主要涉及到井水涌出速度的计算和相关参数的估算。
下面将详细介绍井底常压法压井的计算步骤。
第一步：确定井底开口尺寸和形状井底开口的尺寸和形状是井底常压法压井计算的一项重要参数。
常见的井底开口形状有方形和圆形两种，其中方形开口常用于岩溶地区，圆形开口常用于非岩溶地区。
开口尺寸的确定需要根据具体情况和井筒直径进行估算。
第二步：确定井筒截面积井筒截面积是井底常压法压井中的另一个重要参数。
可以通过测量井筒的直径或通过井筒内壁的质量进行计算。
井筒截面积的估算可以通过测量井筒直径并按照圆形或方形计算公式进行计算。
第三步：确定井底涌出速度井底涌出速度是井底常压法压井中的关键参数。
该值可以通过实际施工时的观测或通过理论推算进行估算。
井底涌出速度的估算可以基于井底开口尺寸、井筒截面积、地下水位情况等进行计算。
第四步：计算井底涌出水量井底涌出水量是井底常压法压井中需要计算的另一个重要参数。
该值可以通过井底涌出速度和井筒截面积进行计算。
井底涌出水量的计算公式为：井底涌出水量=井底涌出速度×井筒截面积。
第五步：计算井底压力井底压力是井底常压法压井中需要计算的最终结果。
该值可以通过井底涌出水量和井筒截面积进行计算。
井底压力的计算公式为：井底压力=井底涌出水量÷井筒截面积。
最后，需要注意的是，井底常压法压井计算涉及到一些估算和近似，实际施工中可能存在一定的误差。
因此，在进行井底常压法压井计算时，需要根据具体情况和实际观测数据进行调整和修正，以获得更精确的结果。
水平井出砂临界井底流压模型的求解问题
第 ３ 卷第６ ３ 期
１一 ｄ＋
一
姚坤乾等： 水平井出砂临界井底流压模型的求解问题
・２１・ ７
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１ ｅ Ｐ ； 一ａ ； — 。，一 １ｄ 将之代人上述 ３ 主应力表达式化简 ， ６ 。 个 再代入 Ｄ ｕｋ ｒ ｒｅｅ 破坏准则 ￣， ／ ｚ≥ ｃ ＋ ． ｏ
优化 作业策 略提供 更 为准确 的参考 压力值 。
地 应 力 场 坐标 变 换
设 原始地 应力 场 的 ３个 主应 力设 为 、 、 ， 可按 国家地震局 的测 试结 果得 到 ， 述为 各应 力与地 层 表 深 度 的关 系式 。 对该 应力 场进 行坐 标变 换 ， 据水 平井建 立直 角坐标 系 （ Ｙ ｚ ， 中 Ｚ轴 对应 于井轴 ， 根 ， ，） 其 Ｘ 轴 和 Ｙ轴 位于 与井轴 垂直 的平面之 中， 可 以得 到 经变 换坐 标 以后 的各 应力 分 量 、ｙＯ 、ｘ、 、 表 则 ａ 、 Ｏｙ％ ＇ ＇ ｚ
石 油天 然 气 学 报 （ 汉石 油 学 院 学报 ） ２１ 年 ６ 江 ０１ 月 第 ３ 卷 第６ ３ 期 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉ ａ ｄ Ｇ ｓＴ ｃ ｎ ｌ ｙ （ ． Ｐ ） Ｊ ｎ ２ １ Ｖ １ ３ ｏ ６ ｏ ｒ ａ ｏ ｌ ｎ ａ ｅｈ ｏ ｇ Ｊ Ｊ Ｉ ｕ ． ０ １ ｏ ３ Ｎ ． Ｏ ｏ ．
一种可预防出砂的有杆泵优化设计方法
‘
２ ｍｌ Ｉ １ Ｋ… Ｌ ｝
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计， 若下泵深度过大而超应力， 则减小 Ｑ 、 转入３ ； （ ｌ １ ０ ） 根据设计 Ｑ ’ 一 、 ’ １
，
出的杆柱重新计算泵效及相应的产量 Ｑ 一 ； （ １ １ ）若ｌ — 一ｌ ， 则
Ｏ ＋ 。 。
目前 国 内的 出砂 预测 技术 发展 很 快 ，对 射 孔 完 井 预 测 模 型 米说 ． 雷征东等使用 Ｄ ｍｃ ｋ ｅ ｒ — Ｐ ｒ ａ ｇ ｅ ｒ 准则 ， 以 井 眼 同 岩 应 力 场 对 射－ ｆ Ｌ ． ｆ Ｌ 道 稳 定 性 的 影 响 为 基 础 ，考 虑 变 温 应 力 和 流 体 对 岩 石 拖 曳 力 的影 响 ， 建 立 一 种 动 态 射 孔 完 井 出砂 预 测 模 型 ， 并在文献【 １ ］ 论证 了考 虑 井 壁 附近 井 液 拖 曳 力 对 井 壁 稳 定 性 的影 响 的模 型 比 常 规 模 型 更 准 确 。本 文 使 用 的 出砂 预 测 模 型 即 为 该模 型 ， 具 体 如
（ ， ＋ ／ ｉ 一、 ． ／ ：
应 的产 量作 为指 定 产 量 Ｑ ｔ ｈ ． 应 用 多相 管 流 公 式 计 算 井 筒 中 的压
力分布 ． 直 到 压 力 低 于 保 证 最 低 沉 没 度 的压 力 为 止 ； （ ５ ） 计 算 沿
．
， ｃ ＝（ Ｏ － ，
ｔ Ｏ － ＝ ） ３
７ ２
茹
２ ０ １ ３年 第 ４期
一
种可预防出砂的有杆泵优化设计方法
其
刘恒 （ 胜 利 油 田采 油 工 艺 研 究 院
山 东 东营 ２ ５ ７ ２ ３ ７）
疏松砂岩水平井临界生产压差预测模型的建立
。
开 采 时 ， 筒 周 围 压 力 梯 度 及 流 体 的 摩 擦 携 带 井 作 用 下 ， 石 承 受 拉 伸 应 力 。 此 力 超 过 岩 石 的 抗 拉 岩 当 强 度 时 ， 石 就 会 发 生 拉 伸 剥 离 破 坏 。 般 会 引 起 地 岩 一
层 “ 砂 长 流 ” 细 。
上 ， 井 壁 稳 定 性 的 力 学 机 理 出 发 ， 水 平 井 井 壁 三 维 应 力 进 行 了 分 析 ， 用 Ｍ ｏ ｒ Ｃｏ ｌｍ ｂ破 坏 准 从 对 利 ｈ— ｕｏ 则 ， 立 了水 平 井 出砂 临界 生 产 压 差 模 型 ， 通 过 对 某 区块 的 ８口井 进 行 了计 算 ， 据 结 果 表 明 ： ８口 建 并 数 此 井 的 临 界 压 差 与 实 际 生 产 状 况 基 本 相 近 ， 此 利 用 该 模 型 计 算 临 界 生 产 压 差 ， 以 为 油 田 生 产 提 供 指 导 因 可
１６ ３
内蒙 古石 油化 工
２ １ 年第 １ 期 ００ ３
疏松砂岩水平井临界生产压差预测模型的建 立
杨 蕾 ， 志全 ， 张 刘 宁 ， 刘 辉 ， 游 园
（ 江大学石油工程学院 ， 北 荆州 长 湖 ４ ４２ ） ３ ０ ３
摘 要 ： 井 的 出 砂 已经 成 为 困扰 疏 松 砂 岩 油 藏 生 产 的 一 个 严 重 的 问 题 ， 学 有 效 地 进 行 出砂 预 测 油 科 对 于 指 导 油 田 高 效 开 发 具 有 重 要 的 意 义 。 本 文 分 析 了疏 松 砂 岩 油 层 出 砂 机 理 ， 油 层 出 砂 机 理 的 基 础 在
２ 模型 的建立
ｒ
ｐ而ｎ Ｒ ／ ） ｖ ２ （ ０ｒ － １
采油井有杆泵井下出砂防治措施研究
采油井有杆泵井下出砂防治措施研究【摘要】使用动态射孔完井出砂预测模型，对产量与地层出砂之间的关系进行深入研究，建立了一整套可预防出砂的采油方案设计方法，该方法可以根据井射孔段附近的地质条件以及流体物性条件下得出该井在不出砂前提下的产量取值范围，并由此进行不出砂时的抽汲参数优化设计。
通过实例计算表明了在对潜在出砂井的设计中，限制产量对防止油井出砂确实具有重要意义，该设计方法对疏松砂岩油藏射孔完井井型的采油方案优化设计具有一定的指导意义。
【关键词】防砂预测模型有杆泵优化设计射孔完井油井出砂，易形成油层砂埋或油管砂堵使油井停产；使地下及地面设备严重磨蚀、砂卡；出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管致使油井报废。
因此，防砂是一项十分重要的工作。
一般对于疏松砂岩油藏，引起油井出砂的主要因素有两个，即地质条件和开采因素。
砂岩油层的地质条件，主要包括油层的应力状态、岩石的胶结状态以及渗透率等；而开采因素则是人为可控的因素，在油藏开发过程中，固井质量差、射孔方案的制定或者油井工作制度选择得不合理以及频繁而又低质量地修井作业都可能引起油气井出砂。
以中国某油田为例，该油田油藏平均埋深深达5700m左右，油层温度140℃，初期地层压力62mpa。
油藏储层为河砂岩，为属具层状特征的块状底水油藏。
开发初期，因对其层状特征认识不足，采用底部注水补充油藏能量但并未及时得到补充，致使自喷生产期未达到设计指标，于是很快就转入机采生产。
油田产量回升，但随之含水上升速度加快，油层出砂加剧。
油田生产已到了难以维持的地步。
由此可见，合理的开采制度对于易出砂区块的开发生产具有十分重要的意义。
在油井的生产过程中，流体渗流而产生的对油层岩石，特别是近井地带岩石的冲刷拖曳是油层出砂的重要原因。
对于一口已完成固井射孔的井来说，生产压差越大，流体渗流速度越高，井壁附近流体对岩石的冲刷力就越大，从而使油层出砂的可能性增加。
因此，制定合理稳定的排采制度能够有效地预防减少出砂的风险。
采油工程复习题+答案
1 、井身结构下入的套管有导管、表层套管、技术套管和油层套管。
2 、完井方式有裸眼完井、射孔完井、衬管完井、砾石充填完井四种。
3 、射孔参数主要包括射孔深度、孔径、孔密。
4、射孔条件是指射孔压差、射孔方式、射孔工作液。
5、诱喷排液的常用方法有替喷法、抽汲法、气举法和井口驱动单螺杆泵排液法。
6、采油方法分为自喷井采油、机械采油两大类。
7、自喷井的分层开采有单管封隔器分采、双管分采、油套分采三种。
8、自喷井的四种流动过程是地层渗流、井筒多项管流、嘴流、地面管线流。
9、气相混合物在油管中的流动形态有纯油流、泡流、段塞流、环流、雾流五种。
10、自喷井的井口装置结构有套管头、油管头、采油树三部份组成。
11、压力表是用来观察和录取压力资料的仪表。
12、压力表进行检查校对的方法有互换法、落零法、用标准压力表校对三种。
13、油嘴的作用是控制和调节油井的产量。
14、井口装置按连接方式有法兰式、卡箍式、罗纹式。
15、采油树主要有总闸门、生产闸门、油管四通、清蜡闸门和附件组成。
16、机械采油法分为有杆泵采油、无杆泵采油。
17、抽油装置是由抽油机、抽油杆和抽油泵所组成的有杆泵抽油系统。
18、游梁式抽油机主要有动力设备、减速机构、换向机构、辅助装置四大部份组成。
19、抽油泵主要有泵筒、吸入阀、活塞、排出阀四部份组成。
20、抽油泵按井下的固定方式分管式泵和杆式泵。
21、抽油杆是抽油装置的中间部份。
上连抽油机下连抽油泵起到传递动力的作用。
22、抽油机悬点所承受的载荷有静载荷、动载荷。
23、抽油机悬点所承受的静载荷有杆柱载荷、液柱载荷。
24、1 吋=25.4 毫米。
25、抽油机的平衡方式主要有游梁式平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡。
26、泵效是油井日产液量与_泵的理论排量的比值。
27、影响泵效的因素归结为地质因素、设备因素、工作方式三方面。
28、光杆密封器也称密封盒，起密封井口和防喷的作用。
29、生产压差是指油层静压与井底流压之差。
页岩气井临界出砂产量预测方法
收稿日期：２０２２０８１６；改回日期：２０２３０９２５
基金项目：国家自然科学基金面上项目“ 页岩气井闷井期间裂缝网络形成机理与闷井制度优化方法研究” （５２２７４０３３）
作者简介：殷洪川（１９８５—） ，男，工程师，２００８ 年毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事页岩气开发工作。
通讯作者：庞进（１９８１—） ，男，副教授，２００３ 年毕业于西南石油学院石油工程专业，２０１５ 年毕业于中国石油大学（ 华东） 油气田开发工程专业，获博士学位，
５ ～ ５０ ＭＰａ，气体中均不含水。
（１） 组装岩板裂缝，将支撑剂按照现场铺砂浓
１ １ 实验原理
明，储层的岩石力学性质是导致压裂缝形态具有差
通过实验模拟页岩储层压裂后的出砂情况，研
异和部分井出现支撑剂回流现象的重要原因。 朱
究闭合压力、支撑剂类型对临界出砂流速的影响。
新春等
［１３］
建立了临界出砂流速和临界产量模型。
而国外学者更多从支撑剂运移理论和运移规律方
面进行研究。 Ｒｏｂｉｎｓｏｎ 等
ｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｗｅｌｌｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒａｃ⁃
ｔｕｒｅ ｃｌｏｓｕｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｐａｎｔ ｍａｓｓ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｈａｌｆ － ｌｅｎｇｔｈ ｉｎ ｇａｓ ｗｅｌｌ
２． Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１３３１， Ｃｈｉｎａ）
通过油井产量预测生产出砂
射孔壁为非限制性条件 ， ＝ ， ０ 所以
ｄ Ｐ
＝
如果井筒的有效应力超 出地层 的拉伸强度 ， 就会 发 生拉伸 破坏 。
Ｐ ＝Ｐ ＋ 一 ｗ ｔ ０ （） ３ 在 塑性 区域 ， ： 射 孔 孔 眼 附近 为 就 地应 。 ０，
３ ９
．
３ ７ｒ
（） ６
．
很明显， 如果砂岩层的黏结强度为 １５Ｍ ａ ． Ｐ ， 射孔孔眼半径 为 ０ ８９Ｘ１ 一 ｍ， ．８ ０ 由式 （ ） ６ 可知 ，
和黏 结 力 变化 的 关 系 ， 对制 定油 井合理 的 生产 制度 具有 一 定的指 导作 用。
关键 词 油 井 出砂 拉 伸破 坏 黏 结破 坏 临界 产量
疏松地层的出砂是采油 、 采气过程 中经常遇 到的问题 ， 危害严重。 目 ， 前 对油井出砂机理的研 究一 般都是 采用 Ｍ ｈ ｏｌ ｂ准则 和 Ｄｕｋｒ ｏｒＣｕｏ ｍ ｒｃｅ —
１ １ 拉 伸破 坏 ．
度是影响发生在任何 地层表面 的侵蚀 的主要 因 素， 包括 射 孔孔 眼 、 眼完 井 的井 筒 表 面 、 力 压 裸 水 裂裂缝或剪切面等。胶结应力的 ２ 个主要因素是 胶结 物 和毛管 力 。
当流体流 动产 生 的拖 曳力 超过 地层 的胶 结强 度 ， 会 产生 出砂 。剪切 应力 在射 孔壁 定义 为 ］ 也 ．－ ８７ ｒ ７ ．４ ＝ ９ ３％ ｄ ３ ．７ Ｐ （） ５
发 生黏结 破坏 的 临界压 降是 ４ ３ＭＰ 。在 胶 结疏 ． ａ
收稿 日期 ： ０ ０ —１。 ２ ６— ３ ０ ０
力 。如 果塑性 地层 的下 降超 过膨 胀地 层 的拉伸 强
度， 就会发生拉伸破坏并出砂。
油井合理井底流压综合判定方法
石 油 钻 探 技 术 ＰＥＴＲＯＩ ＥＵＭ ＤＲＩＩ Ｉ ＩＮＧ ＴＥＣＨＮ１ＱＵＥＳ
Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．，２ｏ１２
油气 开 采
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—０８９０．２０１２．０１．０定 方 法
Ｙａｎｇ Ｈｏｎｇｂｉｎ ，Ｆｅｎｇ Ｓｏｎｇｌｉｎ。，Ｊｕ Ｙｉｎｇ｝ｕｎ。，Ｐｕ Ｃｈｕｎｓｈｅｎｇ ，ｗｕ Ｆｅｉｐｅｎｇ ，Ｚｈａｎｇ Ｋａｉ ’ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ （Ｈｕａｄｏｎｇ），Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎ— ｄｏｎｇ，２６６５５５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｅａｖｙ ｚ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ （Ｈ ｕａｄｏｎｇ）），Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，２６６５５５，Ｃｈｉｎａ；３．Ｎｏ．６ Ｏｉ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｃｈａｎｇｑｉｎｇ ０ Ｚ ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ， ｌｉｎ，Ｓｈａａｎｘｉ，７１８６０６，Ｃ矗ｉｎａ）
杨 红 斌 ，冯 松 林。，居 迎 军。，蒲春 生 ，吴 飞鹏 ，张 锴
（１．中国石油大学 （华东 ）石油工程学院 ，山东青岛 ２６６５５５；２．重 质油 国家重点 实验室 （中国石 油大学 （华东 ）），山东青岛 ２６６５５５ ３．中国石油长庆油 田分公司第六采油厂 ，陕西榆林 ７１８６０６）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｔｔｏｍ—ｈｏｌｅ ｆｌｏｗｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｓ ｔｈｅ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｐｌａｙ ｏｆ ｏｉｌ ｗｅｌｌｓ’ｐｒｏ— ｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｉｍ ｐｒｏｖｅｍ ｅｎｔ ｏｆ ｏｉｌｆｉｅｌｄｓ’ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｂｕｔ ａｎ ａｃｃｕｒａｔｅ，ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉ８ ｎｏｔ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｙｅｔ ｏｎ ｗｅｌｌ ｓｉｔｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｇａｓ ｏｉｌ ｒａｔｉｏ，ｓａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｓｔｒｅｓｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｔｔｏｍ－ｈｏｌｅ ｆｌｏｗｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａ ｍ ａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍ ｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｏｆ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｔｔｏｍ－ｈｏｌｅ ｆｌｏｗｉｎｇ ｐｒｅｓ— ｓｕｒｅ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｆｕｚｚｙ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ．Ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍ ａｔｉｃａｌ ｍ ｏｄｅｌ ｃａｎ ｄｏ ｃａｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒ ｗｅｉｇｈｔｓ．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｃｔｕａｌ ｅｘａｍｐｌｅ ｓｈｏｗ ｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｏｆ ｆｌｏｗｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｄ ｈｉｇｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａ— ｃｙ．Ｔｈｉｓ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ ｉｎ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｆｌｏｗ ｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｒｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｔｔｏｍ ｆｌｏｗｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｏ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｏｉ１ ｇａｓ ｒａｔｉｏ。Ｐｏｉｓｓｏｎ’Ｓ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｅａｌ ｆｉｅｌｄ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ： ｆｏｒ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ ｗ ｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｅｒｍ ｅａｂｉｌｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｈｉｇｈ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｔｔｏｍ－ｈｏｌｅ ｆｌｏｗｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｋｅｅｐ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ’Ｓ ｓｅｅｐａｇｅ ａｂｉｌｉｔｙ；Ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｅｌｌｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｏｉ１ ａｎｄ ｇａｓ ｒａｔｉｏ，ｈｉｇｈ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｔｔｏｍ－ｈｏｌｅ ｆｌｏｗｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｐｕｍｐｉｎｇ ｅｆ— ｆｉｃｉｅｎｃｙ；Ｈ ｉｇｈ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｏｔｔｏｍ－ｈｏｌｅ ｆｌｏｗｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｋｅｐｔ ｆｏｒ ｕｎｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ ｓａｎｄｓｔｏｎｅ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ Ｐｏｉｓｓｏｎ’８ ｒａｔｉｏ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｓａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
全井简泡沫油流临界携砂流速计算模型
型； 结合 考 虑 管 壁 效 应 的 颗 粒 群 干 扰沉 降 速度 公 式 ， 立 了全 井 筒 临 界 携 砂 流 速 计 算模 型 ．实 例 计 算 表 明 ： 沫 油 流 的 出 建 泡 现 增 强 了井 筒 携 砂 能 力 ， 越 靠 近 井底 泡 沫油 流携 砂 能 力 越 弱 ， 筒 末 段 最 容 易 发 生 沉 砂 ． 但 井
Ｒｅ 。 ２ ０ Ｒｅ ５ ０ 一２ ３ ， ０ ≤ ＲＰ ２ １ 一一，０ ￣ ＜ ０ ； ．９ ５０ ＜ × ０．
收 稿 日期 ：０ ８ １— ７ 审稿 人 ： ２ ０ —０ ２ ； 张大 为 ； 辑 ： 开 澄 编 关
基 金 项 目： 国家 自然 科 学 基 金项 目（０ ７ ０ ９ ； ５ ４ ５ ３ ） 四川 省 应 用 基 础 研 究 项 目（ ４ＹＯ ９ １ ４ ＯＪ ２ — １ ） 作 者 简 介 ： 高 军 （ ９Ｏ ）男 ， 士后 ， 要 从 事 油 气 藏 工 程 和 稠 油 提 高 采 收率 方 面 的研 究 单 １８ 一 ， 博 主
１３１ ； ３ ６７２ ．大 庆 石 油 学 院 博 士后 流 动 站 ， 龙 江 大 庆 黑
１３５ ６ ４ ８）
摘
要： 为满 足 渤 海 油 田“ 适度 出 砂” 技术 的应 用 ， 定 合 理 生 产 参 数 ， 导 了泡 沫 油 流 条 件 下 井 筒 压 力 梯 度 数 学 模 确 推
式 中 ： 为颗 粒 相对 于 流体 的运 动 速度 ；。 颗 粒 的密 度 ；－ 流体 的密度 ； 为 颗 粒直 径 ； Ｄ为曳 力 因 Ｐ为 Ｉ为 Ｄ Ｃ
数， 通过 实验 确定 ．球 形颗 粒 的曳力 系数 Ｃ 。可 以采用 相关 文献 提供 的经 验公式 ．
１ ２ 颗 粒群 干扰 沉降 ． 实 际携砂 过程 中 ， 粒成 群运 动 ， 砂 因此要 考虑 砂粒 之 间 的互 相干 扰．颗 粒群 干涉后 的沉 降速 度 ‰ 为
油井出砂临界井底流压计算模型及应用
果 与 油 井 生 产 实 际 相 符 合 。
［关 键 词 ］ 油 井 ； 出砂 ； 井 底 压 力 ； 门 限 值 ； 模 型 ； 防砂
［中 图 分 类 号 ］ ＴＥ３８５．１
［文 献 标 识 码 ］ Ａ ［文 章 编 号 ］ ｔＯ００—９７５２ （２００２） ０２—００７５—０２
油 井 的 出砂 已 经 成 为 困扰 疏 松 油 藏 生 产 的一 个 严 重 问 题 。油 层 出砂 可 分 为充 填 砂 和 骨 架 砂 。前 一 类 出砂 在 疏 松 油 藏 开 发 中不 可 避 免 ，但 一 般 属 于 不 稳 定 出砂 ，量 少 且 在 生 产 条 件 不 变 时 递 减很 快 ，对 生 产 的 影 响 较 小 。笔 者 研 究 的是 油 层 在 岩 石 破 坏 后 骨 架 砂 成 为 自 由砂 而 被 产 出 的 问 题 。
的 有 效 应 力 为 ：
一 （１一 ）Ｐ ｆ，
（３）
一 丁 ＋ 三 （ｐ。＋ｐ ｒ）一（１＋卢）ｐ ，
，
（４）
一
一
（户。一 Ｐｗｆ）一 ，。
（５）
式 中 ， 为 有 效 径 向应 力 ，ＭＰａ；Ｐ ｆ为 井 底 流 压 ，ＭＰａ； ｔ为 有 效 周 向应 力 ，ＭＰａ； 为 有 效 轴 向 应 力 ．ＭＰａ。
岩 石 破 坏 采 用 Ｍｏｈｒ—Ｃｏｕｌｏｍｂ准 则 ，即
Ｉ ｒ Ｉ — Ｓ。＋ ｔｇ声。
（６）
式 中 ， Ｉ ｒ Ｉ为岩 石 剪 切 面 的抗 剪 强 度 ，ＭＰａ；Ｓ。为 地 层 胶 结 强 度 （岩 石 内聚 力 ），ＭＰａ； 为 剪切 面上 的 正 应
力 ，ＭＰａ；声为 内摩 擦 角 ，（。）。
油井合理井底流压的确定
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４— ０ ３—３ ０ 基金项 目： 国家 科 技 重 大 专 项 “ 深水 钻完 井 工 程 技 术 ” （ ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ２ ６— ０ ０ １ ）
作者简介 ： 高飞 （ １ ９ ８ ８一） ， 男， 河北邢 台人 ， 西南石 油大学在读硕 士研究生 ， 研究方向为深水采油采 气工程。
ｋ ｏ 南
油井 的产量 公式 可表示 为 ：
４ ）
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ｇ 。 —丁 丁
１ 油 井流 入 动态 模 型 的 建 立
考虑 原油 脱气 和 油 井 产水 的影 响 ， 基 于 油 井 流 人 动态模 型 ＿ ２ ］ ， 以原 油 饱 和压 力 为 节 点 ， 不 同 井 底 流压 条件 下 ， 可将油 井 的流入 动态划 分 为 ３种情 况 ： 当井 底 流压高 于原 油饱 和 压 力 （ Ｐ ＞ Ｐ ） 时， 油
・
３ ０・
高飞， 等： 油 井合理 井底 流压 的 确定
可看 成是 ：
可简化 为 式 （ ８ ） ：
ｑ ｏ ｗ ｆ＝ — — ■ ㈩ Ｌ Ｏ
ｑ ＝ ｑ ＋ ｇ 。 ＝ ． ， 。 （ ｐ 一 ｐ ） ＋ ＿ ＿ ｛
（ ６ ） 式中： ｑ ｏ ｂ 一 饱 和压 力 上 拟 产量 ， ｍ ／ ｄ ； ｑ 一 饱 和
第 １ ６卷 第 ５期
重 庆科 技学 院学报 （ 自然 科学 版 ）
２ ０ １ ４年 １ ０月
油 井 合 理 井 底 流 压 的 确 定
高 飞 ’ 何 玉发 陈 昱林
（ １ ． 中海油研 究 总院 ，北京 １ ０ ０ ０ ２ ７； ２ ． 西 南石 油 大学 ，成都 ６ １ ０ ５ ０ ０ ）
疏松砂岩储层临界生产压差确定方法
疏松砂岩储层临界生产压差确定方法武海燕【摘要】出砂问题是疏松砂岩油藏开采无法回避的问题,岩石骨架出砂具有连续性和破坏性大的特点,合理井底流压管理是生产过程中避免地层大量出砂的一项重要手段.针对岩石力学参数获取难度大的问题,利用测井资料结合经验公式,获得油田储层力学参数,根据剪切破坏机理计算临界出砂井底流压,计算结果与实际出砂井流压数据吻合较好.【期刊名称】《重庆科技学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(016)005【总页数】3页(P27-29)【关键词】储层力学参数;临界井底流压;疏松砂岩油藏;测井资料【作者】武海燕【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE271疏松砂岩稠油油藏开采过程中，地层孔隙压力下降，地层有效应力增加，岩石产生弹性形变或塑性形变，岩石形变到一定程度将会引起剪切破坏。
生产过程中要提防岩石骨架出砂，否则可能导致地层坍塌、油井报废，造成不可挽回的损失。
确定油井合理井底流压，严格执行油井生产制度是确保油井正常生产，实现油田高效开发的关键。
针对岩石力学参数获取难度大的问题，利用测井资料结合经验公式，获得渤海湾某油田储层力学参数，根据剪切破坏机理计算临界出砂井底流压。
1 疏松砂岩合理生产压差的数学模型岩石在外荷载作用下，首先产生变形，随着荷载的不断增加，变形也不断增加，当荷载达到或超过某一限度时，将导致岩石发生某种形式的破坏。
当油气储层岩石在地应力及流体流动力的作用下产生剪切破坏或拉伸破坏时就会造成出砂［1］。
岩石破坏准则的建立与选用反映了岩石的破坏机制，基于对岩石破坏机制的认识不同，提出了各种不同的破坏准则，目前最常用的是Mohr-Coulomb破坏准则［2］:当岩石破裂面上的剪切应力τ等于岩石材料本身的抗剪强度C(亦称为内聚力或黏聚力)与作用于该破裂面上的正应力σ引起的内摩擦阻力σtgθ(θ为地层内摩擦角)之和时，发生剪切破坏，造成岩石骨架出砂(图1)。
基于出砂特征半径的水平井出砂临界生产压差预测模型
基于出砂特征半径的水平井出砂临界生产压差预测模型尉亚民;王爱萍;董长银;刘春苗【摘要】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.%Based on the formation stress distribution model around horizontal wellbore , the concept of characteristic break radius was put forward firstly and used as the evaluation location to judge whether the well sanding or not. Three rock failure criterions, which concerns Mohr-Coulomb, Drucker-Prager and Hoek-Brown, were applied to develop the critical downhole pressure condition, and the corresponding critical sanding pressure drawdown prediction models were estahlished. The model was used to analyze the effect of production parameters and rock characteristic on the critical sanding pressure drawdown. The results indicate that the critical sanding pressure drawdown is related to the hole angle, but the varying tendency depends on the relationship of initial formation vertical stress and maximum horizontal stress. In the same reservoir,the well orientation angle affects the sand production degree directly. In addition, the critical sanding pressure drawdown changes with the characteristic break radius obviously.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(035)002【总页数】6页(P85-90)【关键词】水平井;地应力;出砂预测;出砂临界生产压差;出砂特征半径【作者】尉亚民;王爱萍;董长银;刘春苗【作者单位】中国石油大学,地球资源与信息学院,山东,青岛,266555;青海油田公司钻采工艺研究院,甘肃,敦煌,736200;中国石油大学,石油工程学院,山东,青岛,266555;中国石油大学,石油工程学院,山东,青岛,266555;中国石油大学,石油工程学院,山东,青岛,266555【正文语种】中文【中图分类】TE257水平井出砂预测对于水平井防砂完井方式优选、工作制度优化及开发方案制定都具有重要指导作用,出砂临界生产压差预测是水平井出砂预测的核心内容。
砂岩气藏出砂临界压差预测方法
砂岩气藏出砂临界压差预测方法赵彩庭;邓金根;王利华【摘要】当砂岩气藏渗流速度达到一定程度时，井底附近地带的岩层结构遭受破坏造成气井出砂。
出砂危害极大，确定合理的出砂临界压差显得尤为重要。
进行了大量真实岩心气井出砂临界流量径向驱替模拟试验，从而测定砂岩气层发生出砂时的气体临界流量，并计算出储层条件下的出砂临界压差。
与4种出砂预测模型预测结果进行对比，优选了适合砂岩气藏的最佳模型。
进行了模型的误差分析与模型系数修正，形成了一种简单有效的气田临界生产压差预测方法。
该技术首次在南海某深水气田进行了成功应用，指导了该气藏完井方式的选择和合理生产压差制度的制定。
【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2011(008)006【总页数】3页(P44-46)【关键词】砂岩气藏;出砂;临界压差;预测方法;模拟试验【作者】赵彩庭;邓金根;王利华【作者单位】中海油(中国)有限公司深圳分公司,广东深圳518067;中国石油大学(北京)石油天然气工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)石油天然气工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE358.1当砂岩气藏储层渗流速度达到一定程度时，井底附近地带的岩层结构遭受破坏从而造成气井出砂[1-2]。
致使气井生产周期缩短、产量下降，甚至造成气井停产、报废，同时开采设备、地面工艺情况迅速恶化。
气井出砂严重影响气藏的高效开发。
特别是深水恶劣开采环境，储层的出砂临界压差的准确确定显得尤为重要。
近年来，国内外对出砂临界压差已进行了大量的研究[3-10]，但目前常用的出砂临界压差预测模型大多针对油藏，对砂岩气藏的出砂临界压差研究较少。
为此，笔者在前人实验研究的基础上[11-13]，测试了南海某砂岩气藏裸眼完井条件下的出砂临界流量，根据试验结果计算地层条件下的出砂临界压差，从而优选适合砂岩气藏出砂临界压差预测模型。
1.1 试验装置及流程利用南海某深水砂岩气藏探井全直径岩心(图1)，采用中国石油大学(北京)研制的气井出砂临界流量试验装置，模拟气井裸眼完井条件下的出砂现象。
论保持 油井合理流压的重要性及其影响因素和确定方法
第六届青年学会
到破坏，自身微粒脱落的同时，对压裂砂挤压作用也降低，流动性增加，压 裂砂和岩石微粒将同时随油流运移，尤其是随含水上升而加快。我们油田主 要产油层扶余油层为岩屑质长石砂岩和长石质岩屑杂砂岩；杨大城子油层为 岩屑质长石砂岩。胶结物以泥质胶结为主，粘土矿物以伊利石和绿泥石、高 岭石为主，都易发生速敏反应。
针对这种情况，为了尽可能使流压趋于合理，需重新定位泵挂深度。近 两年检泵时，对泵挂深度大于射孔井段的井适当上提，到 2008 年 9 月底平均 泵深 1730.6m，上提了 49.3m。2007 年和 2008 年 1-9 月检泵井中杆断分别为 32 口和 20 口，上部杆断分别为 17 口和 12 口，占杆断井的 53.1%和 60.0%。
充分认识油井流压偏低造成的负面影响，并采取相应措施是保持或尽可 能接近油井合理流压，使油井产量达到最大，并处于良性状态下生产的关键。 2.油井流压偏低及各项参数不合理产生的弊端
油井各项参数直接影响井底流压和产量，如果流压不足以稳定在油田开发 所要求的合理范围，而是偏低，油井长期处于不合理状态下生产，会逐步暴 露出一系列问题。 2.1 油井流压偏低，结蜡点下移
当 P 流压<1.0MPa 时，2006 年泵效低于 10％井 213 口，占 68.3%。近两年， 通过大力度参数调整，2007 年和 2008 年 1-9 月泵效低于 10％井分别为 176 口和 104 口，占 53.3%和 57.5%。2008 年 9 月与 2006 年同期相比，当 P 流压<1.0MPa 时，泵效低于 10％井少 109 口，下降了 10.8 个百分点。 2.8 流压偏低，能够诱导油井含水上升
历年来全油田发现地层出泥质物井 183 口，除个别井流压偶而波动外， 所有井流压均低于 1Mpa。这些井平均沉没度 14.2m，流压 0.79Mpa。平均静压
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 。
油井合理井底流压确定方法探讨
３２科技咨询导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ如何确定采油井的合理井底流压是油田开发中研究的重要课题，不同类型的油藏、同一类型油藏的不同开发阶段，合理的井底流压都有不同的确定方法，而井底流压与油井产量相互关系（油井流入动态）上总呈现一定的规律性，这也是本文着重讨论的问题。
由于气体和液体以及油和水之间的性质差异，使得油井流入动态各异，大体可分为三种情况，下面分别对单相液流、油气两相流、油气水三相流的合理井底流压确定方法进行探讨。
１ 单相液体渗流中的线性渗流规律符合线性渗流规律即满足达西定律时，产量与流压的关系曲线为一直线，由达西定律得 （１） 式中：；采油指数可由试井资料求得；为目前平均地层压力，Ｐａ；为井底流压，Ｐａ；为地面油井产量，ｍ３／ｄ；为地层有效渗透率，×１０－３μｍ２；为油层有效厚度，ｍ；为地层油的粘度，Ｐａ·Ｓ；为原油体积系数；ｒｅ为油井供油半径，ｍ；ｒｗ为井底半径，ｍ；Ｓ为表皮因子，与油井完善程度有关。
从１．１式可看出，单相液流时的产量随井底流压的降低而增大，从理论上（理想情况）讲，井底流压为零时，油井产量达到最大值，即，此时油井产量和平均地层压力呈正比关系，但此条件必须在满足临界流速的线性流时实用。
因目前大多油藏开发已进入中后期，满足此种情况的油藏已不多见，且此种流入动态较简单，在此不作论证。
２ 油气两相渗流时的渗流规律当地层压力低于饱和压力时，油藏处于油气两相流动。
１９６８年俄罗斯学者沃格尔（Ｖｏｇｅｌ）利用计算机通过对若干典型溶解气驱油藏的油井流入动态曲线的计算发现，以流压和油藏压力的比值为纵坐标，相应流量下的产量与流压为零时的最大产量的比值为横坐标，在无量纲的坐标中，绘制出如图１曲线，即沃格尔曲线。
该曲线可用下面方程表示： （２）式中：为流压为零时的最大产量。
１９９２年，经威金斯（Ｗｉｇｇｉｎｓ）进一步研究表明，以上规律可看作是溶解气驱油藏渗流通解的近似解，具有一定的普遍性。
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[ 中图分类号 ] TE3581 1
[ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1000 9752 (2006) 04 0378 03
出砂是指油气开采过程中砂粒随流体从油层中运移出来的现象 。油气井出砂是一个带有普遍性的复
杂问题 。在疏松地层 、稠油油藏开采过程中 , 油井的出砂已经成为了一个严重问题 。
1 岩石骨架破坏出砂机理
油气井出砂是由于近井壁区岩层结构破坏所形成的 。它与储集层骨架颗粒和胶结物之间的胶结方式 以及胶结强度 、应力状态 、油气生产的作业环境 、条件有关 。 11 1 剪切破坏
炮孔或井眼周围岩石所受的应力超过岩石本身的强度使地层产生剪切破坏而出砂 , 与过大的生产压 差有关 。剪切破坏将造成大量突发性出砂 , 严重时砂埋井眼 , 造成油井报废 。 11 2 拉伸破坏
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石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2006 年 8 月 第 28 卷 第 4 期 Journal of Oil and Gas Technology (J1J PI) Aug1 2006 Vol1 28 No1 4
油井出砂临界井底流压计算 模型的确定
孙树强 中国石油大学石油工程学院 , 山东 东营 257061
山东胜利职业学院石油工程系 , 山东 东营 257097
李忠慧 , 谢云红 (长江大学石油工程学院 , 湖北 荆州 434023)
[摘要 ] 分析了连续出砂的岩石破坏机理 , 即岩石的剪切破坏和拉伸破坏 。按剪切破坏准则确定了出砂临
界井底压力 ; 按拉伸破坏准则确定了油层出砂临界压差 。
[ 关键词 ] 油井出砂 ; 临界井底流压 ; 剪切破坏 ; 拉伸破坏 ; 模型
油层出砂可分为充填砂和骨架砂 。前一类出砂在疏松油藏开发中不可避免 , 一般属于不稳定出砂 ,
量少且在生产条件不变时递减很快 , 对生产影响较小 。骨架砂是油层岩石破坏后成为自由砂而产出的
砂 , 一般属于连续性出砂 , 对生产会造成严重影响 。笔者主要研究油层岩石破坏后连续出砂的问题 , 利
用不同的判断准则确定临界井底流压 。
υ2υβpo
(5)
3 按拉伸破坏准则确定油层出砂临界压差
拉伸破坏是径向拉应力超过拉伸强度而产生的 , 作用机理是生产压差的影响 。一般情况下可由孔壁
的生产压差梯度来描述其损坏准则 , 并与油井的工作状况相关 , 即正常生产作业时有如下关系 。
对圆柱形孔眼 , 其应力平衡方程为 :
5 sr 5r
2006 年 8 月
在平面径向流中压力分布公式为 :
p
=
pe
-
Δp ln l n Re
Re r
(9)
Rw
因此 Gpn
=
5p
5
r R
r= R =
R
dp dr
r= R
=
Δp l n Re
R
= σucsr
(10)
得井底临界压差为 :
Δp
= σucs l n
Re R
(11)
式中 , R 为孔穴半径 , m ; Re 为泄油半径 , m ;σr 为径向应力 , M Pa ;σθ 为周向应力 , M Pa ;σucs 为岩石的抗压强
Mo hr2Co ulo mb 破坏准则 ,即 :
| τ| = so +σt gφo
(2)
式中 , | τ| 为岩石剪切面的抗剪强度 , M Pa ; so 为地层胶结强度 (岩石内聚力) , M Pa ;σ为剪切面上的正应
力 , M Pa ; φ为内摩擦角 , (°) 。
根据 Mo hr2Co ulo mb 破坏准则 ,当应力圆的“半径”rm 小于应力圆的圆心到摩尔包络线的“距离”d 时 ,
岩体是稳定的 ,否则岩体是不稳定的 。在井壁处 ,有 :
rm
= σθi - σri 2
=
1 υ- υσzo
+
12 (1
- 2υυ)β(
po
+
pwf )
-
pwf
(3)
d
=
so co sφ +σθi
+σri 2
si
nφ
=
si nφ 2
1 2υ- υσzo
+
1 1
-
υ2υβpo
-
1
1 -
υβp wf
2 按剪切破坏准则确定出砂临界井底压力
油层被钻开后 , 原来均匀的应力场将重新分布 , 在井壁上产生应力集中 。假设一垂直井钻穿一渗透 性水平油层 , 油层岩石是各向同性的均质弹性体 , 孔隙被流体完全充满 , 忽略构造应力的影响 , 且地层 中孔隙连通 。
井壁处的地应力分布为 :
[ 收稿日期 ] 2006 01 18 [ 作者简介 ] 孙树强 (1963 ) , 男 , 1985 年大学毕业 , 副教授 , 硕士生 , 现主要从事石油工程方面的教学和科研工作 。
流体流动作用于炮孔周围地层颗粒上的水动力拖曳力过大 , 使炮孔壁岩石所受径向应力超过其本身 的抗拉强度 , 脱离母体而导致出砂 , 与过大的开采流速及液体粘度有关 。它具有自稳定效应 。
出砂是由于储层岩石在地应力及流体流动作用下产生剪切或拉伸破坏而造成的 。因此 , 建立相应的 强度准则是进行出砂预测的前提 。
+ so co sφ
(4)
当 rm ≥d 时岩体处于极限状态或产生剪切破坏 。因此 ,令 rm = d 可以得到油井开始出砂时的临界井底流压 :
pcr
=
2σzoυ+
(1 1-
- 2υ)βpo υ
sinφ +
2 so
co
sφ -
2σzoυ 1 -υ
-
1 1
-
υ2υβ
-
2
+ 1si-nφυβ
1 1
-
2) 在骨架岩石两种不同破坏机理的基础上 , 运用弹性理论建立的出砂预测模型 , 可以确定避免油 井出砂的安全生产压差 。
[ 参考文献 ]
[ 1 ] 王艳辉 , 刘希圣 , 王鸿勋 等 1 油井出砂预测技术发展与应用综述 [J ] 1 石油钻采工艺 , 1994 , 16 (5) : 79～851 [ 编辑 ] 萧 雨
转变为拉伸破坏 ,破坏带在下一次放油时将进一步增大 。因此生产循环中极易导致岩石的拉伸破坏出砂 ,
出砂量取决于压力循环值及岩石强度 ,出砂的极限循环压差值可表达为Δp = 01 7σucs 。
4 结 论
1) 油井出砂与生产压差密切相关 , 合理设计采油过程中油井的生产压差 , 就能起到有效防砂 、稳 定产能 、保护出层的作用 。
5
r R
5
r R
即 5σr = σθ - 5 p
(8)
5
r R
5
r R
当 5σr
5
r R
< 0 ,即 5 p
5
r R
> σθ = σucs 时 ,岩石产生拉伸破坏 。
令 Gpn
=
5p
5
r R
r= R = σucs ,可以得到油井开始出砂时的临界压差 。
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石油天然气学报 (江汉石油学院学报)
度 , M Pa ; p 为地层压力 , M Pa ; pe 为供给边缘上的压力 , M Pa ;Δp 为井底临界压差 , M Pa 。
对于球形孔穴 ,其应力平衡方程为 :
5 sr 5r
=
2 ( sθ r
sr )
(12)
类似的可得井底临界压差 :
Δp ≈ 2σucs
(13)
在关井作业时 ,导致岩石拉伸破坏的作用机理与上面不同 。关井卸载过大时 , 孔壁附近的塑性变形将
=
sθ - sr r
(6)
式中 , sr 为总的径向应力 , M Pa ; sθ 为总的周向应力 , M Pa ; r 为径向距离 , m 。
在孔穴处 :
r = R sr = σr + p = p sθ = σθ + p
则孔 5 p = σθ
(7)
第 28 卷第 4 期
孙树强等 : 油井出砂临界井底流压计算模型的确定
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σri = (1 - β) pwf
σθi
= 1 2υ- υσzo
+
1 1
-
υ2υβ(
po
+ pwf )
-
(1 +β) pwf
(1)
σzi
= σzo -
1 1
-
υ2υβ(
po
-
pwf )
- βp wf
式中 ,σri 为有效径向应力 , M Pa ; pwf 为井底流压 , M Pa ;σθi 为有效周向应力 , M Pa ;σzo 为外边界处垂直应力 ,
M Pa ;υ为岩石泊松比 ;β为 Biot 常数 ; po 为孔隙压力 , M Pa ;σzi 为有效轴向应力 , M Pa 。
目前确定岩石剪切破坏的准则有 Mo hr2Co ulo mb ,Druck2Prager 及最大塑性应变 ,最大塑性功 ,最大
应力等[1] 。这里以 Mo hr2Co ulo mb 破坏准则为例来研究井底临界流压 。