岩石力学课件——第十章 油井生产出砂.ppt

第一节 概 述 石油工业中，油井生产出砂(sand production )是个普遍性问题，而且油井生产出砂问题的研究十分困难，原因是： ①无法直接观测出砂过程 油田开发在地层深处进行，在地面无法直接观测； ;cementation strength 胶结强度 reservoir depletion 油藏压力衰减 well completion 完井 perforation 射孔 draw-down生产压差sand up 砂堵gravel packing 砾石充填 chemical consolidation 化学固结 stable arch sand control 稳定砂拱固砂epoxy resin 环氧树脂 fluid drag stress 流体拖曳力 sand control 防砂stimulation 强化，油层增产措施 casing 套管 proppant 支撑剂 capillary force 毛细管力 oil and gas field 油气田 banding agent 胶结剂 in site stresses 原地应力 pore pressure孔隙压力 mechanical properties poorly consolidated 固结不好的 framework骨架,框架 ; ②岩石力学性质(rock mechanical properties )复杂 地层岩石的力学性质可能在较大范围内变化，地层深部取心不但花费昂贵，而且也有一定的偶然性、局限性，如地层深部的含水率、温度和压力条件在地面上难以保持，而这些因素对地层岩石的力学性质有很大影响；; ③储层条件复杂 随着生产的进行和各种增产措施的实施，使储层变得十分复杂，这也给研究出砂机理带来困难。 ④油井出砂影响因素多 油井出砂受许多复杂因素的影响，如；地质条件、岩石力学性质、生产参数等； ; 在一口井最终完成之前以及在其生产过程中，准确地预测其是否出砂是至关重要的，因为无论采取何种防砂(sand control )措施费用都会很高，所以不必要的采取防砂措施，不仅使生产费用增加，而且污染油气层，降低生产效率。 但是对那些因出砂而被放弃或不能继续开发的井，采取防砂措施又是使油井成为有开采价值的唯一方法。; 一、油井出砂的基本过程 地层砂可分为两种：充填（松散）砂和骨架砂(framework sand)。 当流体的流速达到一定值时，首先使得充填于油层孔道中的未胶结的砂粒发生移动，油井开始出砂，这类充填砂的流出是不可避免的，而且起到疏通地层孔隙通道的作用；反之，如果这些充填砂留在地层中，有可能堵塞地层孔隙，造成渗透率下降，产量降低。因此充填砂不是防治的对象。 ; 当流速和生产压差达到某一数值时，岩石所受的应力达到或超过它的强度，造成岩石结构损坏，使骨架砂变成松散砂，被流体带走，引起油井大量出砂。 防砂的主要对象就是骨架砂，上述情况是在生产过程中应尽量避免的。 ; 根据以上情况可以把油井出砂过程分为两个阶段： 第一阶段是由骨架砂变成自由砂，这是导致出砂的必要条件； 对于出砂的该阶段来说，应力因素：如井眼压力(borehole pressure) 、原地应力状态(in site stresses state)几岩石强度(rock strength)等是影响出砂的主要因素。 ; 第二阶段是自由砂的运移。 要运移由于剪切破坏而形成的松散砂，液力因素是主要影响因素：如流速、渗透率(permeability )、粘度以及两相或三相流动的相对渗透率等的作用等。 生产过程中，只要满足以上两方面条件，油井就会出砂。; 因此，对于具有一定胶结强度(cementation strength )的地层而言，要实现有效的防砂(sand control )，首先要防止地层发生破坏，即不让出砂的必要条件得到满足，这主要通过控制应力因素：如保持储层压力、减小生产压差(draw-down)等来实现。 ; 但是，随着生产的进行，储层压力衰减，岩石强度降低都是必然要发生的，那么，岩石不可避免要发生破坏。这样，过程就由出砂的第一阶段过渡到第二阶段，这时主要通过控制流速来阻止自由砂的运移达到防砂(sand control)的目的，即控制产量（流速）。 ; 同样，对于弱胶结和