出砂量对生产压差及完井方式的影响

论文摘要

我国第三系疏松砂岩稠油油藏资源丰富,利用出砂冷采技术进行“适度出砂”开采,将会提高稠油产量,增加经济效益。但是由于该层系砂岩胶结差、力学强度低,在出砂冷采过程中,除了存在砂埋井底以及磨蚀管线等危险外,出砂生产会改变地层骨架,从而改变地层强度,进而造成生产过程中井壁失稳,并最终导致初期基于原状地层下的完井方式不适合生产要求。因此,有必要进行出砂量对生产压差及完井方式的影响研究。本文以我国渤海某地区疏松砂岩稠油油藏为研究对象,通过研究出砂对疏松砂岩物理以及力学特性的影响,建立了出砂量-孔隙度-力学参数三者之间的关系,并结合对应的出砂判定准则以及本构方程,计算了不同出砂量下与之对应的临界生产压差,并以此判定随出砂进行生产压差制定的调整方案是否符合配产要求,并视其结果调整完井设计方式。此外,结合有限元计算结果还进一步研究了流体拖曳力作用下临界生产压差的变化。研究表明：（1）目的层位岩心,其出砂量（体积）等于其孔隙度百分比增加值；目标区块疏松砂岩主要力学参数（杨氏弹性模量、泊松比、内聚力、单轴抗压强度）与其孔隙度为指数变化关系；（2）从“适度出砂”角度出发,选择了等效塑性应变6‰作为地层开始出砂的判定标准;（3）出砂区域主要发生在主分支井筒相连的“薄弱位置”以及井筒附近地层,距离较远的地层依然会保持稳定。而临界生产压差会随出砂量的增加而不断减小,且下降幅度不断减缓,两者呈现明显的指数递减关系。此外,出砂并非会无限制进行,在生产压差接近临界值时,出砂会逐渐停止并趋于稳定；（4）在同一出砂量情况下,由出砂区域体积的变化可知：相对筛管支撑完井,裸眼完井更容易在出砂过程中导致更多的井筒区域地层破坏；（5）就研究层位地层砂粒而言,即使生产压差小于2MPa依然会导致游离砂的运移。因此,本文进一步研究了流体流动作用下,拖曳力对地层出砂量与临界生产压差变化关系的影响。与相对未考虑流体作用下的计算结果对比发现：前者在不同出砂量下对应的临界生产压差均出现了不同程度的降低,并且随出砂量的增大,流体对临界生产压差的影响能力减小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外稠油出砂开采应用现状
• 1.2.2 出砂地层分类以及出砂来源
• 1.2.3 出砂对生产压差以及完井的影响
• 1.3 主要研究内容以及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 出砂对砂岩物性及力学参数的影响研究
• 2.1 出砂量对岩石物性参数的影响
• 2.2 疏松砂岩孔隙度与力学参数的相关性研究
• 2.3 本章小结
• 第3章 适度出砂开采对井壁稳定性的影响研究
• 3.1 实际井眼有限元力学模型的建立
• 3.1.1 稠油油藏疏松砂岩适度出砂判定准则研究
• 3.1.2 地质力学参数的设置
• 3.1.3 空间几何模型的建立
• 3.2 出砂量对地层孔隙度及渗透率的影响研究
• 3.3 出砂量对临界生产压差的影响研究
• 3.3.1 不同完井方式下出砂量对出砂地层的影响研究
• 3.3.2 生产压差对地层出砂半径的影响
• 3.3.3 不同出砂量对临界生产压差的影响研究
• 3.4 疏松砂岩稠油油藏适度出砂开采对完井方式的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 拖曳力作用下出砂量对生产压差的影响研究
• 4.1 游离砂的启动流速及启动生产压差分析
• 4.1.1 启动流速及启动生产压差分析理论
• 4.1.2 启动流速及启动生产压差分析
• 4.2 流体流动作用下出砂量对临界生产压差的影响
• 4.2.1 流体流动对井周地层应力分布影响
• 4.2.2 流体流动作用下出砂量对临界生产的影响分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果