第8讲-岩石力学-出砂预测
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毛细管力（趋向于使破坏材料停留于原地）与拖曳 力（趋向于将破坏材料移入井筒）之间的相互作用。 破坏材料从井筒输送至地表
井筒中的多相流动（油、气、水、固体）决定破坏 材料是否能移动至地表。
出砂机理
关键过程
作用于井壁或射孔附近的应力必须克服围岩压力。 毛细管力可能仍使破裂的岩石处于原来的位置。 毛细管力的减小和流体流动使砂层运动。
适度出砂对产能的影响
适度出砂作为改善地层的孔渗结构，提高油 井产量的开采方式，越来越受到油田的重视，对 于疏松砂岩稠油油藏来说更是如此。
出砂地层类型及出砂特征
流砂地层：没有胶结的地层砂。流砂地层仅靠很小的流体附着力 和周围环境圈闭的压实力来聚集。 开井投产便连续不断出砂，产出液含砂量相对稳定。 累计出砂量不断增大，但套管周围不会出现空穴，地层疏松。 部分胶结地层：含胶结物量少，胶结力弱，地层强度低。 投产后地层砂会在炮眼附近剥落，逐渐发展成空穴，剥落的地
6022
6054
由上三图可知，乌参1井储层抗压强度远小于最大切向力，据此，地层均会发生出砂，明显太过保守。
综合考虑以上方法，可以认为修正后的B指数法和声波时差法可进行出砂
预测。
出砂临界压差的预测
弹性地层剪切破坏出砂临界压差
出砂临界压差的预测
（1）裸眼井井筒附近应力分布 A、裸眼井井筒附近应力分布的一般方法
径、流体的组成（油、气、水的含量及分布等）、粘土含量、 岩石组成、颗粒尺寸和形状及压实情况等。
油井出砂的影响因素
③工程因素，包括完井类型、井身结构参数（井深．井斜 、方位、井径）、完井液的性能、增产措施（压裂、酸化等）、 生产工艺参数（流速、生产压差及流量）、油层损害（表皮系数 增大）、放油或关井方案、人工举升技术、油藏衰竭、累计出砂 量等。
f
gH
Pp
) cos
上覆岩石平 均密度
垂直井的防砂判据为：
c C
如果上式成立，表明在生产压差（ Pp Pi）下，井壁岩石是
坚固的，不会引起岩石结构破坏，可选择不防砂的完井方式； 反之则需要进行防砂完井。
出砂可能性的预测
H/m
深度/m
①B指数方法
1 5800
B指数法 MPa
3
5
7
5850
5900
裸眼试气井 壁坍塌层段 5950
油井出砂磨损泵筒与柱塞，降低泵效，甚至损坏采油泵，造 成油井减产或停产。 （4）污染环境，尤其是海洋油气田。
出砂所造成的问题
不足之处是： 1、沉砂空间小：若砂子沉降封隔器上，
后期作业时解封封隔器困难；若砂子沉积在 裸眼产层段，易砂埋产层，造成机采井欠载 停产，同时后期冲捞砂作业难度大，成本高。
2、泵下悬挂的防砂管堵塞以后，会造 成泵欠载停产。
启示
岩石可能破裂，但一开始不会观察到出砂现象。 出水量的增加不会使岩石破裂，但这降低了毛细管力，从 而触发了岩石的破裂。
拉伸破坏机理
随内外压差增大，流体流向井内的流速也增大，对 岩石的拖曳力增大，岩石承受拉伸力也增大，当该力超 过岩石抗拉伸强度时，岩石就会遭受拉伸破坏。
剪切破坏
上覆岩层压力由孔隙压力与骨架应力共同平衡。随 开采进行，油藏压力逐渐降低，施加在岩石骨架上的压 力越来越大，当该力超过岩石的抗剪切应力，岩石就会 被剪切破坏。
能出砂；如果不出砂，但是检查井下钻具发现接箍台阶 上有砂粒，或在DST测试完毕后，下探砂面，发现砂面上 升，则肯定该井肯定出砂 （3）临井状态
（4）岩石胶结物
经验分析法
（1）声波时差法
根据纵波在井壁剖面岩石中的传播速度的倒数
tc
1 VC
一般情况下tc 295s / m 时就应该采取防砂措施
（2）地层孔隙度法
地层出砂预测。
出砂可能性的预测
深度/m
深度/m 深度/m
③产层岩石坚固程度判别指数“C”公式法
0 5910
C指数法(5917.52-6009.93) MPa
50
100
150
200
250
0
6004
百度文库
5920
最大切向力
6006
5930
抗压强度
6008
5940
6010 5950
C指数法（6005-6020） MPa
Re v l 1
流体密度 流体速度 l 特征长度 粘滞系数
油井出砂的影响因素
影响油井出砂的因素很多，概括起来可分为三大类： ①地质力学因素，包括：原地应力状态（垂直地应力与 原始水平地应力）、孔隙压力、原地温度、地质构造等。
油井出砂的影响因素
②砂岩储层的综合性质 井深、砂岩的强度和变形特征、孔隙度、渗透率、泄流半
炮眼周围地层剪切受损情况（弹塑性）
流体流动对颗粒的拖曳力）
破坏区的扩展
破坏区扩展的蚯蚓洞网络模型
颗粒的物理运移
如果两种非混溶相流体共存于一种多孔介 质中，其中的润湿相流体将试图延颗粒表 面延展而将另一种流体排出，从而在颗粒 之间形成粒间桥键而将其结合在一起。
毛细管压力（Fc)是将两个颗粒联接在一 起的力，其大小与毛细管力、粒间液体桥 面的形状及流体系统的界面张力成比例。
Andy Goldsworthy, 1994
毛细管力
Fc – 毛细管力 Fs – 第一阶段以前的滑动 Fc0-第二阶段以前的滑动
取决于含水饱和度 取决于颗粒体积
稳定沙桥
(WorldOil, 2003)
射孔周围的 岩石破碎带 可以形成稳定的拱顶。
为了在刚开始钻井时就 打到这个稳定构造，应 该进行瞬时出砂测试。
出砂预测
卢运虎
学习目标
了解出砂现象、定义、危害； 认识出砂机理； 掌握不同出砂预测方法； 通过实例探究出砂预测。
提纲
一、概述 二、出砂的力学机理 三、地层出砂的预测方法 四、案例分析
出砂的定义
出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井 底附近地层破坏，导致剥落的地层砂随地层流体进入 井筒，而对油气井生产造成不利影响的现象。
砂层迁移
粘滞介质中砂粒的沉降速度可由斯托克斯定律算出。 斯托克斯定律应用了重力(Fg),摩擦力(Fr)和浮力 (Fa)之间
的平衡。
对以恒定速度沉降的砂粒而言：
Fg Fa Fr
Fg
mg
sVg
s
4 3
Rg3
g
Fa
fVg
f
4 3
Rg3
g
s 固体的密度 f 流体的密度 g 重力加速度
经验分析法
（4）出砂指数法
其中：
B K 4G 3
K
E
3(1 2)
,G
r
t
2 s
B值越大，则E与G之和就越大，那么岩石强度就越大，稳定性 越好，不易出砂
（1）当 B 2 104 MPa，在正常生产时油层不会出砂；
（2）当 2 104 B 1.4 104 MPa，油层微量出砂，但油层见水后就会 严重出砂，需生产中适时防砂；
当孔隙度 30% 则会严重出砂； 30% 20%时会微量出砂；
20% 时就不会出砂。
经验分析法
（3）组合模量法
根据声波测井和密度测井法得到的声波时差与岩石密度来 求组合模量
Ec
9.94 108 r
t
2 c
当 Ec 2.0 104 MPa 时，正常生产时不会出砂； 2.0 104 Ec 1.5104 MPa ，在正常生产时会轻微出砂； Ec 1.5104 MPa 时，正常生产时会严重出砂。
（3）当 B 1.4 104 MPa时生产过程中会大量出砂，需早期防砂。
经验分析法
（5）产层岩石坚固程度判别指数“C”公式法
根据研究成果，垂直井井壁岩石所受的切向应力是最大张 应力。对于任意角度的定向斜井，最大切向应力表达如下：
C
2(Pp
Pi )
3 4 1
(106
f
gH
Pp ) sin
2 1
(106
50
100
150
最大切向力 抗压强度
200
50
6038
6040
6042
6044
C指数法（6038.5-6052） MPa
70
90 110 130 150
最大切向力 抗压强度
5960
6012
6046
5970
6014
5980
6048
6016
5990
6050
6018 6000
6052
6010
6020
6020
毛细管力是相邻颗粒间的引力，其方向沿 着相邻颗粒中心的连线。
颗粒的物理运移
两种流体的毛细管压力之差产生的毛 细管力。
与两种流体界面平行并作用于二者的 界面张力。
含水率增加
含水率增加，毛细管力降低。 现在拖曳力足够大，已经可以使破
碎的砂粒运动。 因此，随着含水率的增加，出砂将
持续被观察到。
层砂进入井筒极易添满井底，堵塞炮管。 其产出液含砂量变化很大。
出砂地层类型及出砂特征
脆性砂地层：易碎砂地层，较多胶结物，中等胶结强度砂岩。投 产初期产砂，随后降低，停止产砂，到一定时间可能重新出砂。 套管外部地层冲蚀空穴突然增大，过流面积成倍增长，地层流
体流速大幅下降，导致出砂量明显下降。 当单位面积流体流速达到一定值时，又出现地层砂大块坍塌，
Rg 球状颗粒半径
V 颗粒体积
m 颗粒质量
砂层迁移
斯托克斯定义摩擦力为：
Fr 6Rgv
通过上面的公式可知在粘滞系统中砂粒沉降速度的方程为：
v 2 s f
9
gRg2
s 固体密度 f 流体密度
g 重力加速度
Rg 球状颗粒半径
粘滞系数
砂层迁移
斯托克斯定律只适用于雷 诺数≤1的情况。当雷诺数 大于1时，流体的运动从层 流变为紊流，这些方程不能 再用来计算力的平衡。
地层种类
骨架砂：由于岩石骨架破坏后从骨架上剥离 出的砂，这部分颗粒受钻井、完井，射孔等 工艺措施的合理性和参数的选择。主要原因 是施工过程中引起的压力、应变，造成地层 变形、滑动，使岩石成为散砂，引起地层严 重出砂，甚至井层不稳定。
充填砂：因地层胶结弱，储层中存在大量细 小、弱胶结的微粒，易于启动，即使在产量 很低的情况下也难以克服它们在储层中产生 运移，这类出砂在疏松砂岩油藏开发中不可 避免，但一般量很少，且在生产条件不变时 递减很快，对生产的影响较小。
设垂向应力位中间主应力，考虑孔隙压力的影响，地层中 任一点的应力为：
出砂所造成的问题
岩心
采出砂
出砂所造成的问题
出砂后岩心
出砂所造成的问题
（1）井下、井口采油设备的磨损和腐蚀 产液中带砂使各种采油泵、管线受到磨损，大大缩短了它们
的寿命。对于输油管线由于砂粒磨损加快了腐蚀速度。 (2)井眼稳定(borehole stability )问题
由于出砂使井眼失稳而导致套管挤毁、油井报废。通过对胜 利油田某疏松砂岩区块资料分析发现：随着出砂的加剧和原地层 压力的降低，套损井逐年增加，疏松砂岩储层油井套管(casing) 损坏严重，总数已占10％以上，个别区块已达30％以上。 （3）出砂会导致减产或停产作业
过流面积倍增而停止出砂，出现另一个周期。 周而复始任其发展，洞穴将越来越大，最终形成灾难性地层坍
塌，使套管变形而报废。
出砂地层类型及出砂特征
提纲
一、概述 二、出砂的力学机理 三、地层出砂的预测方法 四、案例分析
出砂的三个阶段
储层的机械破坏 将岩石视为多孔弹塑性材料，以便于分析地层的机
械破坏。破坏受控于塑性应变的临界值。 破坏材料的流动
μs/ft
90
100
5950
试气出砂 裸眼井壁坍塌
6000 6009.93
6050
6038.50 出砂
6052.00
6100
6081.00 分析出砂
6087.50
6150
AC
原临界声波时差
现临界声波时差
由上图知，储层AC<90，由此判断5917-6087米地层试气
不出砂，与实际不符，修正临界AC值为75，可合理进行
6000
6050
套管试气地
层出砂
6100
6150
6200 B指数计算值 原临界值 现临界值
分析上图，储层B指数>2MPa临界值，判断5917-6087米地层试气不 出砂，与实际不符，综合分析修正临界值至4MPa临界值，适合本 井出砂预测。
②声波时差法
40
50
5900
5917.52
声波时差法
60
70
80
出砂所造成的问题
除砂器滤砂管刺坏
油嘴刺坏
出砂所造成的问题
地面设备侵蚀
(据 Statoil)
出砂所造成的问题
地面设备侵蚀 (据 Statoil)
出砂所造成的问题
滤网侵蚀
出砂所造成的问题
(BP, 出砂管理论坛, 2004)
(据 ResLink)
滤网侵蚀
(据 ResLink)
出砂所造成的问题
分离器充填 (Eclipse, 出砂管理论坛, 2004)
这些因素和参数相互作用、相互影响、使研究出砂问题变得 十分复杂，对某一油田，只凭现场经验很难决定哪些因素是地层 出砂的主要因素。
提纲
一、概述 二、出砂的力学机理 三、地层出砂的预测方法 四、课堂讨论
现场观察法
（1）岩心观察 肉眼观察、用手触摸等方法判断岩心强度。
（2）DST测试 DST测试时，若井出砂，则油气井在生产初期就有可
井筒中的多相流动（油、气、水、固体）决定破坏 材料是否能移动至地表。
出砂机理
关键过程
作用于井壁或射孔附近的应力必须克服围岩压力。 毛细管力可能仍使破裂的岩石处于原来的位置。 毛细管力的减小和流体流动使砂层运动。
适度出砂对产能的影响
适度出砂作为改善地层的孔渗结构，提高油 井产量的开采方式，越来越受到油田的重视，对 于疏松砂岩稠油油藏来说更是如此。
出砂地层类型及出砂特征
流砂地层：没有胶结的地层砂。流砂地层仅靠很小的流体附着力 和周围环境圈闭的压实力来聚集。 开井投产便连续不断出砂，产出液含砂量相对稳定。 累计出砂量不断增大，但套管周围不会出现空穴，地层疏松。 部分胶结地层：含胶结物量少，胶结力弱，地层强度低。 投产后地层砂会在炮眼附近剥落，逐渐发展成空穴，剥落的地
6022
6054
由上三图可知，乌参1井储层抗压强度远小于最大切向力，据此，地层均会发生出砂，明显太过保守。
综合考虑以上方法，可以认为修正后的B指数法和声波时差法可进行出砂
预测。
出砂临界压差的预测
弹性地层剪切破坏出砂临界压差
出砂临界压差的预测
（1）裸眼井井筒附近应力分布 A、裸眼井井筒附近应力分布的一般方法
径、流体的组成（油、气、水的含量及分布等）、粘土含量、 岩石组成、颗粒尺寸和形状及压实情况等。
油井出砂的影响因素
③工程因素，包括完井类型、井身结构参数（井深．井斜 、方位、井径）、完井液的性能、增产措施（压裂、酸化等）、 生产工艺参数（流速、生产压差及流量）、油层损害（表皮系数 增大）、放油或关井方案、人工举升技术、油藏衰竭、累计出砂 量等。
f
gH
Pp
) cos
上覆岩石平 均密度
垂直井的防砂判据为：
c C
如果上式成立，表明在生产压差（ Pp Pi）下，井壁岩石是
坚固的，不会引起岩石结构破坏，可选择不防砂的完井方式； 反之则需要进行防砂完井。
出砂可能性的预测
H/m
深度/m
①B指数方法
1 5800
B指数法 MPa
3
5
7
5850
5900
裸眼试气井 壁坍塌层段 5950
油井出砂磨损泵筒与柱塞，降低泵效，甚至损坏采油泵，造 成油井减产或停产。 （4）污染环境，尤其是海洋油气田。
出砂所造成的问题
不足之处是： 1、沉砂空间小：若砂子沉降封隔器上，
后期作业时解封封隔器困难；若砂子沉积在 裸眼产层段，易砂埋产层，造成机采井欠载 停产，同时后期冲捞砂作业难度大，成本高。
2、泵下悬挂的防砂管堵塞以后，会造 成泵欠载停产。
启示
岩石可能破裂，但一开始不会观察到出砂现象。 出水量的增加不会使岩石破裂，但这降低了毛细管力，从 而触发了岩石的破裂。
拉伸破坏机理
随内外压差增大，流体流向井内的流速也增大，对 岩石的拖曳力增大，岩石承受拉伸力也增大，当该力超 过岩石抗拉伸强度时，岩石就会遭受拉伸破坏。
剪切破坏
上覆岩层压力由孔隙压力与骨架应力共同平衡。随 开采进行，油藏压力逐渐降低，施加在岩石骨架上的压 力越来越大，当该力超过岩石的抗剪切应力，岩石就会 被剪切破坏。
能出砂；如果不出砂，但是检查井下钻具发现接箍台阶 上有砂粒，或在DST测试完毕后，下探砂面，发现砂面上 升，则肯定该井肯定出砂 （3）临井状态
（4）岩石胶结物
经验分析法
（1）声波时差法
根据纵波在井壁剖面岩石中的传播速度的倒数
tc
1 VC
一般情况下tc 295s / m 时就应该采取防砂措施
（2）地层孔隙度法
地层出砂预测。
出砂可能性的预测
深度/m
深度/m 深度/m
③产层岩石坚固程度判别指数“C”公式法
0 5910
C指数法(5917.52-6009.93) MPa
50
100
150
200
250
0
6004
百度文库
5920
最大切向力
6006
5930
抗压强度
6008
5940
6010 5950
C指数法（6005-6020） MPa
Re v l 1
流体密度 流体速度 l 特征长度 粘滞系数
油井出砂的影响因素
影响油井出砂的因素很多，概括起来可分为三大类： ①地质力学因素，包括：原地应力状态（垂直地应力与 原始水平地应力）、孔隙压力、原地温度、地质构造等。
油井出砂的影响因素
②砂岩储层的综合性质 井深、砂岩的强度和变形特征、孔隙度、渗透率、泄流半
炮眼周围地层剪切受损情况（弹塑性）
流体流动对颗粒的拖曳力）
破坏区的扩展
破坏区扩展的蚯蚓洞网络模型
颗粒的物理运移
如果两种非混溶相流体共存于一种多孔介 质中，其中的润湿相流体将试图延颗粒表 面延展而将另一种流体排出，从而在颗粒 之间形成粒间桥键而将其结合在一起。
毛细管压力（Fc)是将两个颗粒联接在一 起的力，其大小与毛细管力、粒间液体桥 面的形状及流体系统的界面张力成比例。
Andy Goldsworthy, 1994
毛细管力
Fc – 毛细管力 Fs – 第一阶段以前的滑动 Fc0-第二阶段以前的滑动
取决于含水饱和度 取决于颗粒体积
稳定沙桥
(WorldOil, 2003)
射孔周围的 岩石破碎带 可以形成稳定的拱顶。
为了在刚开始钻井时就 打到这个稳定构造，应 该进行瞬时出砂测试。
出砂预测
卢运虎
学习目标
了解出砂现象、定义、危害； 认识出砂机理； 掌握不同出砂预测方法； 通过实例探究出砂预测。
提纲
一、概述 二、出砂的力学机理 三、地层出砂的预测方法 四、案例分析
出砂的定义
出砂是由于油气井开采和作业等综合因素造成井 底附近地层破坏，导致剥落的地层砂随地层流体进入 井筒，而对油气井生产造成不利影响的现象。
砂层迁移
粘滞介质中砂粒的沉降速度可由斯托克斯定律算出。 斯托克斯定律应用了重力(Fg),摩擦力(Fr)和浮力 (Fa)之间
的平衡。
对以恒定速度沉降的砂粒而言：
Fg Fa Fr
Fg
mg
sVg
s
4 3
Rg3
g
Fa
fVg
f
4 3
Rg3
g
s 固体的密度 f 流体的密度 g 重力加速度
经验分析法
（4）出砂指数法
其中：
B K 4G 3
K
E
3(1 2)
,G
r
t
2 s
B值越大，则E与G之和就越大，那么岩石强度就越大，稳定性 越好，不易出砂
（1）当 B 2 104 MPa，在正常生产时油层不会出砂；
（2）当 2 104 B 1.4 104 MPa，油层微量出砂，但油层见水后就会 严重出砂，需生产中适时防砂；
当孔隙度 30% 则会严重出砂； 30% 20%时会微量出砂；
20% 时就不会出砂。
经验分析法
（3）组合模量法
根据声波测井和密度测井法得到的声波时差与岩石密度来 求组合模量
Ec
9.94 108 r
t
2 c
当 Ec 2.0 104 MPa 时，正常生产时不会出砂； 2.0 104 Ec 1.5104 MPa ，在正常生产时会轻微出砂； Ec 1.5104 MPa 时，正常生产时会严重出砂。
（3）当 B 1.4 104 MPa时生产过程中会大量出砂，需早期防砂。
经验分析法
（5）产层岩石坚固程度判别指数“C”公式法
根据研究成果，垂直井井壁岩石所受的切向应力是最大张 应力。对于任意角度的定向斜井，最大切向应力表达如下：
C
2(Pp
Pi )
3 4 1
(106
f
gH
Pp ) sin
2 1
(106
50
100
150
最大切向力 抗压强度
200
50
6038
6040
6042
6044
C指数法（6038.5-6052） MPa
70
90 110 130 150
最大切向力 抗压强度
5960
6012
6046
5970
6014
5980
6048
6016
5990
6050
6018 6000
6052
6010
6020
6020
毛细管力是相邻颗粒间的引力，其方向沿 着相邻颗粒中心的连线。
颗粒的物理运移
两种流体的毛细管压力之差产生的毛 细管力。
与两种流体界面平行并作用于二者的 界面张力。
含水率增加
含水率增加，毛细管力降低。 现在拖曳力足够大，已经可以使破
碎的砂粒运动。 因此，随着含水率的增加，出砂将
持续被观察到。
层砂进入井筒极易添满井底，堵塞炮管。 其产出液含砂量变化很大。
出砂地层类型及出砂特征
脆性砂地层：易碎砂地层，较多胶结物，中等胶结强度砂岩。投 产初期产砂，随后降低，停止产砂，到一定时间可能重新出砂。 套管外部地层冲蚀空穴突然增大，过流面积成倍增长，地层流
体流速大幅下降，导致出砂量明显下降。 当单位面积流体流速达到一定值时，又出现地层砂大块坍塌，
Rg 球状颗粒半径
V 颗粒体积
m 颗粒质量
砂层迁移
斯托克斯定义摩擦力为：
Fr 6Rgv
通过上面的公式可知在粘滞系统中砂粒沉降速度的方程为：
v 2 s f
9
gRg2
s 固体密度 f 流体密度
g 重力加速度
Rg 球状颗粒半径
粘滞系数
砂层迁移
斯托克斯定律只适用于雷 诺数≤1的情况。当雷诺数 大于1时，流体的运动从层 流变为紊流，这些方程不能 再用来计算力的平衡。
地层种类
骨架砂：由于岩石骨架破坏后从骨架上剥离 出的砂，这部分颗粒受钻井、完井，射孔等 工艺措施的合理性和参数的选择。主要原因 是施工过程中引起的压力、应变，造成地层 变形、滑动，使岩石成为散砂，引起地层严 重出砂，甚至井层不稳定。
充填砂：因地层胶结弱，储层中存在大量细 小、弱胶结的微粒，易于启动，即使在产量 很低的情况下也难以克服它们在储层中产生 运移，这类出砂在疏松砂岩油藏开发中不可 避免，但一般量很少，且在生产条件不变时 递减很快，对生产的影响较小。
设垂向应力位中间主应力，考虑孔隙压力的影响，地层中 任一点的应力为：
出砂所造成的问题
岩心
采出砂
出砂所造成的问题
出砂后岩心
出砂所造成的问题
（1）井下、井口采油设备的磨损和腐蚀 产液中带砂使各种采油泵、管线受到磨损，大大缩短了它们
的寿命。对于输油管线由于砂粒磨损加快了腐蚀速度。 (2)井眼稳定(borehole stability )问题
由于出砂使井眼失稳而导致套管挤毁、油井报废。通过对胜 利油田某疏松砂岩区块资料分析发现：随着出砂的加剧和原地层 压力的降低，套损井逐年增加，疏松砂岩储层油井套管(casing) 损坏严重，总数已占10％以上，个别区块已达30％以上。 （3）出砂会导致减产或停产作业
过流面积倍增而停止出砂，出现另一个周期。 周而复始任其发展，洞穴将越来越大，最终形成灾难性地层坍
塌，使套管变形而报废。
出砂地层类型及出砂特征
提纲
一、概述 二、出砂的力学机理 三、地层出砂的预测方法 四、案例分析
出砂的三个阶段
储层的机械破坏 将岩石视为多孔弹塑性材料，以便于分析地层的机
械破坏。破坏受控于塑性应变的临界值。 破坏材料的流动
μs/ft
90
100
5950
试气出砂 裸眼井壁坍塌
6000 6009.93
6050
6038.50 出砂
6052.00
6100
6081.00 分析出砂
6087.50
6150
AC
原临界声波时差
现临界声波时差
由上图知，储层AC<90，由此判断5917-6087米地层试气
不出砂，与实际不符，修正临界AC值为75，可合理进行
6000
6050
套管试气地
层出砂
6100
6150
6200 B指数计算值 原临界值 现临界值
分析上图，储层B指数>2MPa临界值，判断5917-6087米地层试气不 出砂，与实际不符，综合分析修正临界值至4MPa临界值，适合本 井出砂预测。
②声波时差法
40
50
5900
5917.52
声波时差法
60
70
80
出砂所造成的问题
除砂器滤砂管刺坏
油嘴刺坏
出砂所造成的问题
地面设备侵蚀
(据 Statoil)
出砂所造成的问题
地面设备侵蚀 (据 Statoil)
出砂所造成的问题
滤网侵蚀
出砂所造成的问题
(BP, 出砂管理论坛, 2004)
(据 ResLink)
滤网侵蚀
(据 ResLink)
出砂所造成的问题
分离器充填 (Eclipse, 出砂管理论坛, 2004)
这些因素和参数相互作用、相互影响、使研究出砂问题变得 十分复杂，对某一油田，只凭现场经验很难决定哪些因素是地层 出砂的主要因素。
提纲
一、概述 二、出砂的力学机理 三、地层出砂的预测方法 四、课堂讨论
现场观察法
（1）岩心观察 肉眼观察、用手触摸等方法判断岩心强度。
（2）DST测试 DST测试时，若井出砂，则油气井在生产初期就有可