疏松砂岩储层临界生产压差确定方法
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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 ｏ ｒ 引 起 的 内摩 擦 阻
藏外边界处压 力 ， Ｍ Ｐ ａ ； 一 孔 隙弹ｆ 生 介质 Ｂ ｉ ｏ ｔ 常数。
２ 岩 石 力 学 参 数 求 解 方 法
２ ． １ 动态 泊松 比 ｄ
１ ＋ １
一
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 Ｊ 。
岩石 破坏 准则 的建 立 与选用 反 映 了岩石 的 破坏 机制 ， 基 于 不 同的破 坏准 则 ， 目前 最 常 用 的 是 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ破
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 。
・
２７ ・
武海燕： 疏松砂 岩储 层 临界 生产压 差确 定方 法 时差 的 函数 ： ２ ． ３ 岩石 抗拉 强度 Ｓ ７ ＿
一
（ ３ ）
利用 测井 资料计 算岩石 的抗 拉强 度 Ｓ Ｔ ［ ３ ］ ：
Ｓ Ｔ＝１ ０ Ｓ Ｃ Ｋ ｈ （ ９ ） Ｓ Ｃ ＝０ ． ０ ０ ４ ５ Ｅ ｄ （ １一 １ ）＋０ ． ０ ０ ８ Ｅ ｄ ｌ（ １ ０ ）
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 。
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 中图分类号 ： Ｔ Ｅ ２ ７ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ３—１ ９ ８ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５— ０ ０ ２ ７～ ０ ３
力ｏ － ｔ ｇ Ｏ （ ０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 ） 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４一 Ｏ １— ３ ０
根据 岩石 弹性 力学 理论 ，岩石 泊松 比是 纵横 波
基金项 目： 国家油气资源 战略选 区项 目“ 华北前第 三系油气 资源战略调查与评价” （ Ｘ Ｑ ２ ０ ０ ４— ０ ３—１ ０ ） 作者 简介 ： 武海燕 （ １ ９ ７ ８一） ， 女， 硕士 ， 研究方 向为地 质勘探 。
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 ｌ ０月
疏 松 砂 岩 储 层 临 界 生 产 压 差 确 定 方 法
武 海 燕
（ 中海 油能 源发展 股份 有 限公 司工程技 术分 公 司 ，天津 ３ ０ ０ ４ ５ ２ ）
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
－ —
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
—
一
Ｐ
一 ２ ０ ＂ ｚ ￣ Ｊ ｄ ， ｄ
限度时 ， 将 导致 岩 石 发 生某 种 形 式 的破 坏 。 当油
对 Ｍ 油 田探 井 ２井进 行 了偶 极 横 波测 井 ， 可 利 用测 井资料 准 确计算 储层 段动 态泊松 比。
２ ． ２ 三个 模量 利用 测 井 资 料计 算 出岩 石 的剪 切 模 量 Ｇ 、 弹 性 模 量 和体 积模量 Ｋ 。
岩石 抗剪 强度计 算模 型 为 ：
根 据剪 切 破坏 机理 计算 临界 出砂 井底 流压 。
该 准则关 系式 为 ：
ｒ ＝ Ｃ ＋ｏ － ｔ ｇ Ｏ （ １ ）
根 据 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ破坏准 则 ， 油 井 不 出砂 的最 小井底 压力 ， 即临界 井底 流压 Ｐ 为 ：
２ Ｏ ＇ ｚ ｄ Ｘ ｄ＋（ １ ２ ／ ｘ ａ ） ， Ｓ Ｐ ． １ ｓ ｉ ｎ ＋ ２Ｃｃ 。 ｓ ／ ｘｄ ＝
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 。
Ｃ
Ｕ
图 １ 岩 石 Ｍｏ ｈ ｒ ． Ｃｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ破 坏 准 则 示 意 图
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 ，
式中： 一 岩 石 的横波 时差 ， １ ． Ｌ ｓ ｌ ｍ； Ａ ｔ 。 一 岩石 的纵 波时 差 ， ｓ ／ ｍ。
式中： Ｓ Ｔ一 岩 石抗 拉强 度 ， ＭＰ ａ ； Ｓ Ｃ一 岩石 单 轴 抗 压强 度 ， ＭＰ ａ ； 一 黏土 含量 ， ％。
２ ． ４ 岩石 抗 剪强度 Ｓ Ｓ Ｔ
广 Ｐ 一 ｅ
式中： Ｃ一 地层 内聚 力 ， Ｍ Ｐ ａ ； ／ ｘ 一 动态泊 松 ｌ ￣； ｒ ｏ ： 。 一 上覆岩层压力 ， Ｍ Ｐ ａ ； ０一 地 层 内摩擦角 ， （ 。 ） ； Ｐ ｅ ～ 油
坏准 则 ｌ Ｌ ２ Ｊ ： 当岩石破 裂 面 上 的剪 切 应 力 ｒ等 于 岩石
藏外边界处压 力 ， Ｍ Ｐ ａ ； 一 孔 隙弹ｆ 生 介质 Ｂ ｉ ｏ ｔ 常数。
２ 岩 石 力 学 参 数 求 解 方 法
２ ． １ 动态 泊松 比 ｄ
１ ＋ １
一
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 Ｊ 。
岩石 破坏 准则 的建 立 与选用 反 映 了岩石 的 破坏 机制 ， 基 于 不 同的破 坏准 则 ， 目前 最 常 用 的 是 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ破
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 。
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２７ ・
武海燕： 疏松砂 岩储 层 临界 生产压 差确 定方 法 时差 的 函数 ： ２ ． ３ 岩石 抗拉 强度 Ｓ ７ ＿
一
（ ３ ）
利用 测井 资料计 算岩石 的抗 拉强 度 Ｓ Ｔ ［ ３ ］ ：
Ｓ Ｔ＝１ ０ Ｓ Ｃ Ｋ ｈ （ ９ ） Ｓ Ｃ ＝０ ． ０ ０ ４ ５ Ｅ ｄ （ １一 １ ）＋０ ． ０ ０ ８ Ｅ ｄ ｌ（ １ ０ ）
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 。
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 中图分类号 ： Ｔ Ｅ ２ ７ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ３—１ ９ ８ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５— ０ ０ ２ ７～ ０ ３
力ｏ － ｔ ｇ Ｏ （ ０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 ） 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４一 Ｏ １— ３ ０
根据 岩石 弹性 力学 理论 ，岩石 泊松 比是 纵横 波
基金项 目： 国家油气资源 战略选 区项 目“ 华北前第 三系油气 资源战略调查与评价” （ Ｘ Ｑ ２ ０ ０ ４— ０ ３—１ ０ ） 作者 简介 ： 武海燕 （ １ ９ ７ ８一） ， 女， 硕士 ， 研究方 向为地 质勘探 。
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 ｌ ０月
疏 松 砂 岩 储 层 临 界 生 产 压 差 确 定 方 法
武 海 燕
（ 中海 油能 源发展 股份 有 限公 司工程技 术分 公 司 ，天津 ３ ０ ０ ４ ５ ２ ）
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
－ —
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
—
一
Ｐ
一 ２ ０ ＂ ｚ ￣ Ｊ ｄ ， ｄ
限度时 ， 将 导致 岩 石 发 生某 种 形 式 的破 坏 。 当油
对 Ｍ 油 田探 井 ２井进 行 了偶 极 横 波测 井 ， 可 利 用测 井资料 准 确计算 储层 段动 态泊松 比。
２ ． ２ 三个 模量 利用 测 井 资 料计 算 出岩 石 的剪 切 模 量 Ｇ 、 弹 性 模 量 和体 积模量 Ｋ 。
岩石 抗剪 强度计 算模 型 为 ：
根 据剪 切 破坏 机理 计算 临界 出砂 井底 流压 。
该 准则关 系式 为 ：
ｒ ＝ Ｃ ＋ｏ － ｔ ｇ Ｏ （ １ ）
根 据 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ破坏准 则 ， 油 井 不 出砂 的最 小井底 压力 ， 即临界 井底 流压 Ｐ 为 ：
２ Ｏ ＇ ｚ ｄ Ｘ ｄ＋（ １ ２ ／ ｘ ａ ） ， Ｓ Ｐ ． １ ｓ ｉ ｎ ＋ ２Ｃｃ 。 ｓ ／ ｘｄ ＝
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 。
Ｃ
Ｕ
图 １ 岩 石 Ｍｏ ｈ ｒ ． Ｃｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ破 坏 准 则 示 意 图
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 ，
式中： 一 岩 石 的横波 时差 ， １ ． Ｌ ｓ ｌ ｍ； Ａ ｔ 。 一 岩石 的纵 波时 差 ， ｓ ／ ｍ。
式中： Ｓ Ｔ一 岩 石抗 拉强 度 ， ＭＰ ａ ； Ｓ Ｃ一 岩石 单 轴 抗 压强 度 ， ＭＰ ａ ； 一 黏土 含量 ， ％。
２ ． ４ 岩石 抗 剪强度 Ｓ Ｓ Ｔ
广 Ｐ 一 ｅ
式中： Ｃ一 地层 内聚 力 ， Ｍ Ｐ ａ ； ／ ｘ 一 动态泊 松 ｌ ￣； ｒ ｏ ： 。 一 上覆岩层压力 ， Ｍ Ｐ ａ ； ０一 地 层 内摩擦角 ， （ 。 ） ； Ｐ ｅ ～ 油
坏准 则 ｌ Ｌ ２ Ｊ ： 当岩石破 裂 面 上 的剪 切 应 力 ｒ等 于 岩石