油井出砂预测概论

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
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资 料 间 接 获 取 。 通 过 岩 芯 的 力 学 试 验 直 接 获 岩 石 的
性 模 量 如 剪 切 模 量 Ｇ、 积 模 量 Ｋ 有 良 好 的 相 关 性 。 体 Ｇ、 都 为 声 波 速 度 、 度 、 径 、 质 含 量 的 函 数 ， Ｋ 密 井 泥 定 义 岩 石 的 出砂 指 数 ［ ： ６ １ 为
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
压 力 衰 竭 和 接 下 来 的剪 切 损 伤 以 及 砂 岩 颗 粒 的 垮 塌 都 会 导 致 大 量 的 出 砂 。随 着 储 层 压 力 的 衰 竭 。 效 上 有 覆 应 力 和 水 平 应 力 将 会 增 加 。 这 就 导 致 射 孔 井 眼 更
Ｃ ｕｏ ｏ ｌｍｂ破 碎 标 准 的 模 型 是 最 好 的 岩 石 破 碎 分 析 模
型 之 一
作者简介： 邹伟 ￣（９ ２ ）男 ， １７ 一 ， 四川 自贡 人 ， 学 专 科 ， 理 工程 师 ， 要 从 事 地 质 矿 产 调 查 及勘 探 。 大 助 主
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邹伟 豪 ： 井 出砂 预测 概论 油
切强度 ；
２ 岩 石 力 学 参 数 与 地 层 出 砂 预 测
就 可 使 岩 石 颗 粒 粘 结 在 一 起 （ 图 １。 见 ）
在 油 藏 产 油 的 早 期 。 由 液 流 产 生 的 高 剪 切 力 使 射 孔 孔 眼 不 稳 定 ， 此 。 次 关 井 时 只 要 孔 眼 周 围 的 因 每 渗 透 率 不 减 小 ， 会 有 砂 产 出 。 当水 突 破 时 ， 结 砂 就 粘 粒 的 毛 管 力 就 没 有 了 ，如 果 生 产 压 差 超 过 砂 岩 的 临
１１ ． 出 砂 机 理
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
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脑黼
图 １ 作 用 在 射 孑 孔 眼 表面 颗 粒 上 的 各 种 力 Ｌ
同 的 侧 向 压 力 盯 及 垂 直 压 力 仃， 破 坏 实 验 ， 可 以 ３ 的 得 到 一 系 列 不 同 的 盯。ｏ 值 ，可 画 出 一 组 破 坏 应 力 、ｒ ，
圆 。这 组 破 坏 应 力 圆 的 包 络 线 。 为 岩 石 的 抗 剪 强 度 即
成 一 定 破 坏 。 油 层 出 砂 就 是 井 壁 岩 石 结 构 遭 到 破 坏
剪 切 面 上 的 正 应 力 ；ｆ 内 摩 擦 系 数 ； ＿
仅 内摩 擦 角 。 一 得 到 了 岩 石 破 坏 时 的 １ｏ 值 后 ， 一 Ｔ坐 标 、ｒ ３ 在 系 中 可 画 出 一 个 破 坏 应 力 圆 。 用 相 同 的 岩 样 进 行 不
２ １ 地 层 出砂 与 岩 石 力 学 关 系 ．
ｆ１ 砂 指 数 法 １出 研 究 表 明 ． 地 层 的 岩 石 强 度 同 岩 石 的 动 静 态 弹
２２ 岩 石 力 学 参 数 获 取 方 法 ． 根 据 地 层 的 岩 石 力 学 性 质 ， 可 进 行 油 层 出砂 情 况 的预测 。 取 岩石 力学 参数 的方法 主要有 两 种 ， 获 一 种 是 通 过 岩 ：： 学 试 验 直 接 获 取 ，一 种 是 通 过 测 井 芑力
所 引 起 的 ［， 壁 岩 石 应 力 状 态 和 岩 石 抗 张 强 度 是 油 ３井 １ 层 出砂 的内因 。 从 力 学 角 度 分 析 油 层 出 砂 机 理 ．主 要 是 剪 切 破
曲线 。 库 仑 一 摩 尔 破 坏 准 则 可 以用 如 图 １所 示 的 一 条 直 线 来 表 示 ， 线 的 上 方 为 应 力 破 坏 区 。直 线 与 Ｔ 直
为 了将 出砂 降 到最小 ， 经采 用 了几种 技术 ． 已 然
而 还 没有 一 种 通用 的技术 可 以精 确 地 预测 产 砂 量 。
成为 问题 ， 向井 内流 动与 流体 形成 的拖 拽力 有关 。 砂 当井 眼 压 力 降 至 低 于储 层 压 力 时 ， 产 生 这 种 力 。实 就 验 室 和 现 场 研 究 表 明 ．可 以 通 过 降 低 采 油 速 度 来 减 少 出 砂 。 也 就 是 说 ， 拽 力 变 小 了 ， 石 的 胶 结 强 度 拖 岩
钻 井 后 由 于 应 力 的 集 中 ，井 壁 岩 石 的 应 力 状 态
发生 了很 大变 化 ， 个水 平 主应 力最 大 ， 似 于平板 两 近 上 圆 孔 周 围 的 应 力 状 态 。 来 的 开 发 过 程 中 ， 水 的 后 含
上 升 、过 大 的 生 产 压 差 及 流 速 等 都 会 对 岩 石 结 构 造
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率 、 性 成 分 、 质 含 量 、 水 饱 和 度 、 隙 流 体 类 型 岩 泥 含 孔
等 等 。所有 这些 参数 都 在用 于 出砂分 析 的优化 理论 模 型 中 加 以 综 合 考 虑 。实 践 和 经 验 表 明使 用 Ｍ０ ｒ ＿ ｈ ＿
界 张 力 强 度 ， 会 出砂 。 而 ， 油 藏 生 产 后 期 ， 层 就 继 在 储
第４ ３卷
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中
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油井出砂预测概论
邹伟 豪
（ 四川盐业 地质钻井 大队， 四川 自贡 ６ ３０ ） ４ ００
摘
要 ： 层 出砂 对 油 气 田 开发 危 害较 大 ， 者会 导 致 油 、 井减 产 、 井减 注 ， 者会 导 致 油 气水 井报 废 。 学 地 轻 气 水 重 科
面 ， 些 分 析 模 型 尽 管 很 简 单 ， 如 果 它 们 可 以 用 实 一 但
验 室 和 现 场 试 验 进 行 校 正 ， 能 会 更 具 有 实 用 性 。出 可
砂 量 与 下 面 几 个 参 数 密 切 相 关 ， 们 是 ： 石 的 强 度 它 岩
和形变 、 下 压 力作用 机 制 、 隙 压力 、 隙度 、 透 地 孔 孔 渗
轴 交 点 处 的 剪 应 力 为 该 组 岩 样 的 内 聚 力 Ｔ，直 线 斜 。 率 为 内 摩 擦 系 ｆ 。
坏 机 理 和 拉 伸 破 坏 机 理 。 剪 切 破 坏 是 出 砂 的 基 本 机
理 ：炮 孔 及 井 眼 周 围 的 岩 石 所 受 的 应 力 超 过 了岩 石
本 身 的 强 度 ， 地 层 产 生 剪 切 破 坏 ， 而 产 生 了破 裂 使 从 面 ： 裂 面 降 低 了 岩 石 的 承 载 能 力 ， 岩 石 进 一 步 破 破 使 碎 和 向外 扩 张 ； 于 产 液 流 动 的 拖 曳 力 ， 破 裂 面 上 由 将 的砂 子 携 带 出 来 。 切 破 坏 将 造 成 大 量 突 发 性 出 砂 ， 剪
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
严 重 时 将 砂 埋 井 眼 ， 成 油 井 报 废 。 切 破 坏 的机 理 造 剪
和 严 重 程 度 与 生 产 压 差 的 高 低 密 切 相 关 。拉 伸 破 坏 的作 用 机 理 为 ： 体 的 流 动 ， 作 用 于 炮 孔 周 围地 层 流 使 颗 粒 上 的 水 动 力 拖 曳 力 过 大 ，炮 孔 壁 岩 石 所 受 径 向 应 力 超 过 其 本 身 的 抗 拉 强 度 ，部 分 颗 粒 脱 离 母 体 而
导 致 出砂 。 伸 破 坏 的 机 理 和 严 重 程 度 ， 开 采 流 速 拉 与 及 液 体 粘 度 的 高 低 有 关 ． 具 有 自稳 定 效 应 。 并
图 ２ 库仑一 摩尔破坏准则数 ２３２ ．．
预 测
从 测 井 资 料 中 获 取 岩 石 力 学 参 数 ． 行 出 砂 进
Ｋｅ ｒ ｓ Ｓ ｎ ｒｄ ｃ ｉｎ ｏｌ ｄ ｇ ｓｗｅｌ ｓ ｎ ｒ ｖ ｎ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ， ｉ ａ ａ ｌ ａ ｄ ｐ ｅ ｅ ｔ ｏ ｎ ， ｏ
１ 理 论 基 础
油 井 出 砂 是 油 气 开 采 过 程 中 由 于 储 层 胶 结 疏 松 、 度 低 、 体 的 冲 刷 而 导 致 射 孔 孔 道 附 近 或 井 底 强 流 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 ｆ 】 １ 。