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岩石力学在射孔设计中的应用：一种减少出砂的方法摘要：出砂的一个最主要的原因是岩石破裂的情况，这主要由应力状态，压力和力学性质决定。我们用岩石力学标准设计炮火（密度，直径，渗透率，相位和低压清洗，等）。形成能减小岩石破裂的危险的稳定情况是可能的。因此，在易受出砂影响的区域射孔作业时，确定一些岩石力学标准以便确定相对而言最高应力区势在必行，因为这些最高应力区能加速岩石破坏。借助岩石力学模型和这些标准有可能制定一个方法来优化射孔设计。岩石力学稳定性确定每一个区的稳定程度是重要的，因为这样你就能知道一口井的限制因素和是否采用常规或者定向射孔。对于这一评价，我们可以在电子记录和与弱岩相关的文献的基础上估计力学性能和应力分布的信息，图1显示了这一分析得到的剖面图。有了机械与应力的特征描述，在这种情况下，我们用一个破裂模型-摩尔库伦模型。图2显示了最大和最小减少压力，这些文件假设相对的最大最小应力是在同一方向原位水平应力垂直井中进行。本分析的目的是鉴定感兴趣的间隔以便抵抗更高水平的下降（绿色的）和更敏感（红色的）的替代应用。在第一区间，直接数字控制规模（严格下降的）时，考虑到最佳方位和最低临界之间的差别，常规射孔将是一个不错的选择。另一方面，第二区间，考虑到它的潜力，如果你想经营好这口井，即使导向工具不足以防砂，你可以在这个区间选择一个选择性射孔，另一种选择是与最小压力差和减少差异对应的定向射孔，这也限制了上层间隔的生产。定向射孔定向射孔的目的是射孔枪的方位，以便射孔使岩石产生最小的改变，于此同时，与交叉方位区域对比尽量付出最少的努力，因此能更好的避免岩石破裂。这项技术在下面两种情况下时非常实用的，即最大和最小DDC差距很大是和常规射孔产生不利方位的概率非常大时。如图1，如果应用的DD范围在1200到1500磅/平方英寸，则定向射孔可以应用于红色区域。这个程序是为了在系统最大和最小压力之间对岩石力学预测模型进行评价来确定稳定区的开始和工具可调整方位的范围。稳定区必须足够宽阔以保证工具可以更简单地确定最佳方位，若果稳定区是最小的或者无效的，就不可能用此技术来达到防砂的目的。如图3所示。射孔工具设计在射孔作业时，井眼周围有两个岩石力学参数在变化，即应力分布和岩石强度。井周围的应力重分布是由各个井眼生成使岩石材料缺失造成的，尽管井眼的原始地应力条件不变，但井眼边缘附近的应力条件会增加，由于预先存在的全岩负载的存在，就必然传递到井眼周围。以此类推，就像一个横梁由一组柱子支撑，如果移动其中的一根，这个横梁的重力依然不变，这个重力必须重分配到剩下的柱子上，离缺失柱子位置近的柱子们就要承受更大的重力并且随着距离的增大这种效果逐渐消失。（图4）一般来说，射孔工具的优化设计要定位在确定各个射孔枪间的最小的间距以保证每个射孔的存在不会影响其他孔的稳定性状况。图5显示了应力集中增加的程度以至于它减小了喷射间距，而这样的喷射能实现岩石破裂。在这里要获得最小的最佳距离，射孔密度、相位和孔眼尺寸就起作用了。应该指出的是，由于岩石力学的观点，岩石上有较少的孔洞时，它的稳定性条件会更好，然而，减小的可用流动区域增加了流体的拖拽力，因此就必须从获得最少的射孔数与流动区域和完井工具的优化设计中获得平衡。力学性质的变化主要是由爆炸工具产生的作用造成的。因此，我们可以确定3个不同的区域，第一个是致密岩石，由于弹头射入岩层会使岩石材料流失，于此同时丢失了它的机械强度、孔隙度和渗透率，二区是软岩，即使失去了它的机械强度，仍比压实带有更好的条件，最后一个区是未损坏岩层，该区材料的物理性质没有收到轰击的影响。（图六）理论上讲，在最初的生产井，为了减小弹孔的损害，清洗的引来足以清楚压实的和削弱的岩石。要注意的是，ddc数据是清洗作业的上限，因为一个高压降清洗过程也同样会引起出砂。岩石力学分析的目的是验证常规的和定向的哪种射孔方式更好。如果选择是常规射孔，有必要确定最佳相位、密度和弹头的尺寸，以减少岩石破坏的风险。本页下面介绍了该方法在哥伦比亚中玛德莲娜山谷中A井的应用。领域共性因为生产潜力的问题，如含水量上升、消耗、沥青质的存在、储层损害和低可靠性的机电系统，Yarigui-Cantagallo井的产量一直在下降，从而导致增加了人工举升系统的损伤。在A井中，电子记录中的压力和力学性质参数被模式化，图8展示了对兴趣砂的预测模型的结果。根据岩石力学模型的结果，常规射孔是可行的，因为DDC曲线比工作需要的DD数值高。下面建立射孔之间的最小距离。为了模拟间距的影响，用到表1中的数据，它们代表每个岩石力学参数的50%和目标区域的应力值。开始分析，第一步是根据岩石的用于射孔的机械强度和电荷特性确定岩层每个孔的实际直径。有必要解释一下，这个要求的的直径并不是弹头的直径，在这一点上，有必要知道形成射孔后孔