持续开采的储层砂岩出砂机理分析

基于3维颗粒流数值模型,从细观角度模拟油藏恒速持续流动时的砂岩力学响应,分析出砂的发生和发展过程.射孔周围砂岩的应力变化曲线说明油藏流动增大砂岩的应力,持续时间越长,应力增幅越大,砂岩更易剪切屈服而破坏,出砂几率越大.油藏恒速持续流动时,砂岩的颗粒粘结剪应力比张拉应力的增幅更明显,说明砂岩的破坏以剪切为主.颗粒的平均位移和旋转再次说明油藏的持续流动增大了油井的出砂几率.结果表明油藏的持续高速流动对砂岩受力干扰较大,出砂几率增大,为持续开采中的出砂与产能平衡提供了重要的科学依据.     

考虑流固耦合效应的储层砂岩力学响应分析

用柱坐标系下的三维颗粒流数值方法研究储层砂岩的力学响应。通过实际颗粒级配的数值模拟与室内三轴试验对比,确定砂岩颗粒的细观力学参数,建立基于流固耦合效应的射孔试验模型。结果表明:砂岩的宏观应力反映了油藏流速对砂岩应力的增幅,但均未超过储层砂岩的峰值强度,最大塑性区约为12.9 mm,显示局部化的砂岩破坏过程;胶结应力的变化表明流速大于3 m/s时,增幅明显的剪应力加速了砂岩的剪切破坏,且颗粒平动和转动加剧,说明砂岩的胶结破坏严重,离散颗粒数呈量级增大,塑性区扩大明显。考虑流固耦合效应的三维数值方法能有效反映油井出砂的力学特性,当油藏流动对砂岩起控制作用时,出砂几率显著提高。     

渤海稠油油藏出砂规律及出砂量室内试验研究

采用渤海疏松油藏储层砂样,利用自行研制的出砂模拟实验装置,进行室内防砂模拟实验。观察和分析控制条件下渤海常规稠油油藏的出砂行为,分析了出砂机理及各类生产工艺与参数对出砂的影响。使用MiniFlexⅡ型X衍射仪对岩样进行了矿物组分测试,分析了黏土矿物含量对出砂的影响。岩石固有的矿物组分是影响其胶结强度的内因,发现黏土矿物含量最高可达17.3%,且伊蒙混层中蒙脱石含量高达36%,黏土矿物吸水膨胀性强。实验表明,压力波动比压力本身对出砂的影响更大;产砂量和产液量互相依赖,出砂增大了地层的渗透率,产液量随之增加。实验结果对本区块的适度出砂生产科学化管理提供了定量依据。     

砂岩储层出砂段套管强度分析

砂岩储层开采过程中储层砂岩会与储层流体一起流向井筒,易在井筒附近油层形成出砂空洞,使储层出砂段套管失去地层的保护作用,引起套管失效。分析出砂段套管强度校核采用的圆柱壳屈曲模型理论的局限性,提出依据普氏理论,建立疏松砂岩出砂后套管的受力模型;并采用数值方法确定出砂段套管强度值。研究表明:出砂段空洞高度与套管轴向力呈一定线性比例,出砂段空洞与出砂量是一定指数关系。该理论可用来进行出砂段套管的校核和设计。     

油层出砂引起采油套管损坏的力学分析

基于普氏自然平衡拱理论，并考虑套管与地层的相互作用，对空洞的形态进行了分析，得出出砂空洞的顶部压力拱形状为抛物线，给出了油层出砂形成空洞后淘空段套管所受轴向力的计算公式。将套管损坏近似看成两端固定压杆的失稳弯曲，建立了套管失稳破坏与出砂量之间的关系，并分析了不同的钢级和壁厚对套管发生失稳破坏时出砂量的影响，指出对于出砂严重的油田，其油层段应尽量使用高强度、大壁厚的套管。该研究不但有助于严重出砂油田的套管设计，而且在实际生产中还可以通过监测出砂量来判断套管是否已发生损坏，从而保证采取及时、有效的防砂方法，达到防止套管损坏的目的。     

油层出砂引起采油套管损坏的力学分析

基于普氏自然平衡拱理论,并考虑套管与地层的相互作用,对空洞的形态进行了分析,得出出砂空洞的顶部压力拱形状为抛物线,给出了油层出砂形成空洞后淘空段套管所受轴向力的计算公式.将套管损坏近似看成两端固定压杆的失稳弯曲,建立了套管失稳破坏与出砂量之间的关系,并分析了不同的钢级和壁厚对套管发生失稳破坏时出砂量的影响,指出对于出砂严重的油田,其油层段应尽量使用高强度、大壁厚的套管.该研究不但有助于严重出砂油田的套管设计,而且在实际生产中还可以通过监测出砂量来判断套管是否已发生损坏,从而保证采取及时、有效的防砂方法,达到防止套管损坏的目的.     

适度出砂对储层物性影响的室内评价方法研究

适度出砂是通过优化产量和油井的产能在防砂生产和出砂生产之间确定最优的生产策略。适度出砂对储层物性有很大影响。以渤海胶结疏松的稠油油藏为例,提出了适度出砂提高单井产量的开采方式,并开展了室内实验研究。在调研国内外出砂模拟实验的基础上,利用现有的实验装置,以适度出砂原理为理论基础,与现场实际生产相结合,开展了人造岩芯制作,采用筛析法和直接出地层砂法进行了适度出砂对储层物性影响的室内实验研究。对渤海稠油油藏出砂油井的科学生产和管理具有一定的指导意义。     

矿井深部开采非线性力学特点

为了解矿井深部开采过程中大范围非线性应力现象和自组织多分量现象,对采矿诱发地震和岩爆地震的监测方法和体系做了相应的分析,总结了深部采掘工程中岩体非线性力学特点.认为矿井地下巷道岩区碎化现象是由重力应力分量达到或者超过岩石的单轴压缩强度形成的.对人工填充体的组织和结构特点进行了分析,并利用岩石分区碎裂现象和自组织人工充填体的相互作用来提高采矿效率.     

储层出砂、生产压差及改造压力对射孔套管强度的影响

分析了射孔出砂形态及出砂段套管所受轴向压力;考虑不同出砂程度,建立了射孔出砂段套管三维有限元力学模型;分析了出砂分布及出砂程度对射孔段套管应力强度安全性的影响;分析了不同生产压差及改造压力作用下射孔套管等效应力的变化趋势。结果表明,射孔出砂掏空空洞的构形曲线为一个与上覆岩层压力、套管外径有关的二次曲线;空洞构形的曲率半径越大,套管所受轴向压力越大;即使轻微出砂,只要形成空洞,射孔段套管的强度会大大降低;集中出砂时套管的应力比分散出砂时的高;出砂量越大,最大等效应力越大,套管的强度安全性越低。     

渤海油田疏松砂岩储层动态出砂预测

出砂风险的准确预测是有效预防出砂的关键技术之一。目前渤海油田采用的出砂预测方法多为静态法,未考虑油田生产过程中地应力、含水饱和度、地层压力亏空和生产压差等因素变化对地层出砂的动态影响,预测结果与实际情况存在偏差,对防砂方式的设计指导偏笼统。基于储层动态出砂影响因素及机理分析,以目前渤海油田常用的定向射孔井和水平裸眼井两种完井方式为研究对象,结合井壁力学稳定性分析,建立了渤海油田疏松砂岩储层全生命周期动态出砂预测方法。该方法可充分考虑地应力、含水率、生产压差、压力亏空等关键因素对储层出砂的动态影响,实现储层开采全生命周期出砂风险动态预测和分析。应用表明,该预测方法更为精细、准确,更贴合疏松砂岩储层出砂实际情况,有助于进一步优化防砂方式,达到降本增效的目的。     

油层出砂机理研究

本文从砂粒的受力分析出发,讨论了重力、范氏力和双电层斥力对出砂的影响。提出了油层出砂的门限流速概念,对于合理地确定油井产能、保护油层有着一定的实际意义。     

颗粒尺度下砂岩出砂几何约束条件及毛管束模型

 对疏松砂岩油藏开发过程中的出砂问题进行研究,从细观尺度分析了砂岩颗粒的受力状态,明确了出砂的力学条件,提出砂岩出砂的3 个几何约束条件。分析认为,力学条件及几何条件同时约束砂粒的运移。将地层孔隙用毛管束表示,通过分析流体和砂岩颗粒在毛管束中的受力情况,建立了砂岩出砂毛管束模型,推导出砂岩出砂临界流速公式。研究表明,砂粒直径、孔隙度和岩石颗粒摩擦角增大,临界流速增大;流体黏度增大,临界流速变小。建立的临界流速公式与实验结果对比,平均误差为15.9%,符合较好。砂岩出砂几何约束条件丰富了砂岩出砂机理,建立的临界流速公式简明,可方便应用于矿场实践。     

夹层对厚油层开发效果的影响

本文研究了夹层对厚油层开发效果的影响。所谓夹层系指岩性致密、孔隙度小于12%、渗透率小于0.020μm²的不渗透层或特低渗透层,它把厚油层分成多个独立的流动单元。本文从双河油田厚油层的特点出发,对如何利用夹层改善注水条件、提高厚油层开发效果进行了探讨。     

复杂超深薄互砂岩高分辨率反演预测技术及应用

塔河油田石炭系薄互层储层具有埋藏深(4800～5400m)、单砂体薄(3～10m)、砂体分布不稳定等特点。地震资料主频范围为35～41Hz,对应反射层砂岩的主体理论分辨率为26～30m,地震数据无法识别薄砂体。为了解决石炭系薄砂体预测难题,采用了地层序列约束随机优化高分辨率反演技术为主,其它方法为辅的储层预测方法,较好地解决了问题。该方法对当前勘探开发中面临的复杂超深低渗砂泥岩薄互层储层研究具有一定的针对性和适用性。     

油气井筒出砂理论技术新进展

油气井筒出砂问题不仅仅出现在石油和天然气的生产过程中,海域天然气水合物(以下简称水合物)的开采和枯竭油气藏型储气库的运行同样伴随出砂导致的各种不利因素的影响。主要针对国内油气井筒出砂的研究现状进行三个层面介绍,分别为出砂的理论研究(宏观研究和微观研究)、出砂预测方法和出砂防治措施(机械挡砂、化学固沙、携砂管理和综合防砂)。通过研究分析业界专家的出砂理论和实验结果,结合具体的案例对油气井筒出砂研究存在的问题进行了归纳和总结。认为目前油气井筒出砂亟需解决的技术重点在枯竭油气藏型储气库注采井方面,同时要推动出砂技术与智能技术的结合,针对异常地层和复杂井况形成成熟的应对措施,提升单井产量和开采效率。通过本文的介绍可为井筒出砂的发展趋势和研究提供理论基础。     

砂岩油藏多层合采层间干扰及开发策略研究

A 油田在纵向上储层多,且各油层物性相差悬殊、流体性质各异、储量分散。油田在笼统注水或多层合采开
发过程中,势必会受储层非均质影响,逐渐暴露出注入水单层突进、含水上升快、储量动用程度不均、各层采出程度不
等、油藏采收率低等问题。如何提高此类纵向非均质油藏的采收率是当前所面临的重要问题。以油藏数值模拟技术
为手段,根据A 油田均质模型进行了多层合采条件下层间干扰的单因素以及复合因素的敏感性分析,并针对油田实际
非均质模型进行了不同开发方式下储层动用特征、开发效果评价以及开发指标对比,推荐了该油田切实可行的开发技
术方案、提出了指导类似油田开发的技术策略和措施。     

疏松砂岩出砂油藏套管发生破坏校核方法的确定

在疏松砂岩油田开发过程中,油井出砂引起套管变形现象经常发生。本文从临盘采油厂出砂井的套管损坏现状及规律着手,分析油藏出砂后形成空洞的特征,根据岩层出砂形成空洞形状,确认套管在地层承受三向应力状态,根据套管在岩层中力学状态,引用了《滩海管道系统技术规范》中管道屈曲破坏的条件,首次提出了为疏松砂岩油藏出砂井套管发生变形的一种校核计算方法。     

蒙古林砂岩油藏砂体微相特征及在开发中的应用

运用岩心观察描述、电性、生产测试及开发动态等动静态资料 ,综合分析了蒙古林砂岩油藏的沉积相 ,并在单井微相划分及各微相对应电性特征研究等的基础上 ,进行了油藏各沉积时间单元微相的划分 .分析认为 ,各微相具有不同的岩性、电性、物性、产能特征以及不同的砂体与油层发育规律 ,纵向上不同微相组合、平面上不同微相注采井组合对油田开发以及开发中后期剩余油分布具有较大的影响 ,从而明确了油藏潜力的分布与挖潜方向 .在以上研究的基础上 ,对已进入高含水开发期的蒙古林砂岩油藏施行了合理的纵、横向注采结构调整等调水增油措施 ,收到良好效果 ,确保了油田长期超开发方案指标运行     

S油藏产能评价及开发方式优化设计

S油藏属于复杂断块和局部异常高压油藏,在对其地质特征以及现有10口试油测试和试采井共23井次的测试资料系统分析基础上,运用层序地层学、试井边界探测分析、产能评价等多种油藏工程方法对S油藏P1、P2、P3组等3套含油层系的压力系统、原油性质、测试产能、米采油指数和采油强度等开发设计所需技术政策界限进行了评价,认为:P1组为一套正常压力系统、普通黑油为主、测试折算日产油能力在20 t左右、米采油指数较高的弹性水压驱动油藏;P2、P3组为异常高压、轻质挥发油为主、测试折算日产油在40～50 t左右、米采油指数较高的天然能量驱动油藏。结合S油藏地质条件,综合运用单井经济极限控制储量、经济极限井网密度、以及经济最佳井网密度等计算方法确定了S油藏合理井网密度和井距,运用复杂断块油藏建模及数值模拟方法对注水开采S区块P1油藏、天然能量间歇开采P2和P3油藏的开发方案进行了优化设计,提出最佳开发方案为部署直井14口井,水平井3口,预测15年后方案累产油93.48×104t,采出程度分别达到22.53%、8.19%和12.95%。