射孔完井出砂预测模型的建立及验证

通过分析射孔孔道周围的应力分布,利用Drucker-Prager强度准则,建立了相应的出砂预测模型,分析了射孔方位以及不同的完井方法对油井出砂的影响,同时利用有关实验数据对建立的模型进行了验证。     

考虑拖曳力的出砂预测新模型及应用

以往油井出砂预测模型都建立在静态基础上,与实际情况存在一定偏差。针对此问题,分析了射孔完成井的油层出砂机理,以线弹性理论为基础,以Fairhurst推导得到的井眼周围应力分布表达式为依据,得出射孔孔眼周围的应力表达式及射孔孔眼壁上任意位置的周向有效应力表达式,同时考虑变温应力和流体渗流作用的拖曳力影响,建立了一种新的射孔完井出砂预测模型。对实例井分析表明,该模型计算结果与实际情况更吻合。应用该模型研究了射孔方位、射孔参数对油井出砂的影响,结果表明深穿透射孔弹比大孔径射孔弹能更好地避免孔道出砂,采用定向射孔能有效地减少油井出砂问题。其结果对砂岩油藏射孔优化设计具有一定的指导意义。     

防砂射孔

在油井生产过程中不可避免地产出砂现象，该文介绍了一种通过优化射孔参数（相位、孔密、弹型）进行防砂的射孔方法。事实证明出砂是由射孔孔道裂造成的，为了有效地防砂就必须有一个稳固的射孔孔道（影响因素有生产压差、产能损失和含水率）。本文从模型、试验模型及经验值三个方面中何预防射孔孔道出砂。深穿透射孔弹比大孔径射孔弹能更好地避免孔道出砂，因为它产生的细孔道比大孔径弹产生的大孔道更稳定。优化相位角是在井筒半径和孔密一定的条件下，使相邻射孔孔眼间距在三维空间最大，避免相邻孔眼间断裂带的联结。北海Magnus地区数据表明采用以上两种方法有效地减少了出砂问题。在层位各点有明显地应力变化的情况下，采用定向射孔可增加孔道的稳固性（特别是压差增加和产能损失时）。该文主要介绍了如何应用这三种方法来进行防砂射孔，此外还对根据不同井深的地层强度变化进行射孔选择和根据生产压差、产能损失和含水率等因素对射孔孔道的稳固进行确定等方法做了简要介绍。     

射孔优化技术在疏松砂岩油藏中的应用

通过对不同井眼角度、射孔方位、射孔密度和炮孔布置的模型在不同流速下的实验和对射孔参数与炮眼的渗流面积和炮眼压差关系的研究，进行了射孔优化，大大提高了疏松砂岩油藏防砂效果，认为射孔方位、井眼角度、射孔参数与油井出砂有直接关系，随孔径、孔密井眼角度的增大出砂加剧。为防止出砂，射孔时尽量沿最小主应力方向。     

裸眼完井出砂预测模型的建立

由于影响油井出砂的因素众多,因此,对于出砂机理的研究,要根据不同的地层、不同的完井方法以及出砂的不同过程而采取不同的研究方法,通过分析裸眼井周围的应力分布,利用Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ强度准则,建立相应的出砂预测模型,提出了地层稳定性指数的概念,分析了储层压力、生产压差及原地应力状态圣层稳定性的影响。     

流固耦合模型在定量预测油水井出砂过程中的应用

在综合考虑流体渗流、储集层变形或破坏等因素的基础上，建立了流固耦合形式的出砂定量预测模型。提出了2类出砂机理：流体渗流剥蚀作用下的细砂产出和储集层结构破坏情况下的粗砂产出，并采用DruckerPrager准则研究了出砂过程中的砂岩储集层骨架应力和变形。有限元法数值模拟结果表明：在整个出砂过程中，地层渗透率的变化与生产压差、储集层物性密切相关。在相对平衡的地层压力条件下，由于剥蚀或储集层骨架破坏，地层渗透率可以增加30％；过高的生产压差可能造成井眼局部储集层压实，渗透率下降幅度可达50％。因此，保持适当的地层压力是控制渗透率下降进而保持产能的关键。图4表3参15     

定向射孔及其应用

定向射孔可减少压裂期间的流动阻力和磨阻摩压力。较宽的次生裂允许可以使用大尺寸和高浓度的支撑剂，同时用低粘度，低损害轻的流体来改善裂缝导通性，在弱胶结油藏或地层（应力变化大的地层），适当定向的射孔可增加地层中射孔孔道的稳定性以期降低出砂脱砂量。     

射孔完井高压气层出砂三维预测方法

针对射孔完井高压气层地层出砂问题,根据有效应力定律,建立了三维应力场弹塑性地层出砂模型,并运用弹塑性有限元方法进行求解。根据编制的计算程序,研究了射孔井筒附近应力、有效塑性应变的分布规律。研究发现,最大有效塑性应变位置是在射孔起始部位的上下端,因而是最容易出砂的位置;同时,地层压力越高、临界生产压力越低,就越不易出砂。临界生产压差是由岩石性质、流体性质、地应力、地层压力等条件综合确定的。尽量维持较高且稳定的地层压力和采用合理的油井生产制度,可以减少出砂量。模型适用于不同地应力条件、不同几何参数与射孔方案、不同岩石和流体参数等条件下射孔完井的气层出砂预测。     

防砂射孔新技术

在射孔作业的同时，利用射孔器材自身的功能完成防砂，一直是石油开采界研究的问题。本文在对辽河油田区块的地层岩性和原油物性进行调查和分析的基础上，提出了在射孔作业的同时起到防砂作用的防砂射孔新技术．并成功地研制了超高孔密射孔器系列产品、充填式复合防砂射孔器系列产品等两种防砂射孔系列产品。文中也对两种系列产品的防砂作用机理进行了讨论。     

辽河油区油井射孔防砂技术及发展方向探讨

介绍了辽河油区筛管防砂、分层防砂、机械压裂防砂、化学高温压裂防砂、人工井壁防砂、纤维防砂等典型油井射孔防砂技术。分析了该油区油井射孔防砂技术的现状及发展方向,目前已形成5种枪型,高、中、低3种参数的系列化防砂产品,适用于不同油藏状况。截至2009年底,已在辽河油田出砂较严重区块施工330口井,增油30×104t,防砂成功率94.5%,防砂成功井地面测试油井含砂量〈0.03%,实现了射孔技术与防砂技术的结合。该技术施工程序简单,防砂生产效果好,是出砂油田高效开发的一条新途径。     

砂拱及其稳定模型的推导及验证

分析了砂拱的形成过程，建立了砂拱的力学模型，利用库仑－莫尔准则、达西定律和平衡方程推导出砂拱稳定模型，并通过实验对该模型进行了验证。     

金属塞充填射孔防砂联作技术研究与应用

针对复合射孔防砂技术受地层参数影响、在疏松和致密地层应用效果不理想的问题,研究了金属塞充填射孔防砂联作技术。基于用整体金属塞取代松散颗粒状防砂材料的思路,改变防砂材料的形状与基本参数,实现防粒径0.1 mm以上砂粒的要求。将20目的金属防砂网压制成单体的六瓣中空锥形体金属塞,金属塞射入预定的储层后,充填在套管射孔口和储层的一定深度部位,形成立体的不锈钢网隔砂层,把地层砂遮挡在油层孔道内;研制了金属塞充填防砂射孔装置;研究了射孔、防砂联作一次完成的工艺技术,以取代先射孔再防砂的复杂工艺。锦7块应用金属塞充填射孔防砂联作技术后,油井产出液含砂量小于0.03%,生产正常,1年内没有进行检泵作业。研究结果表明,该技术适用于疏松易出砂地层,防砂效果好,可为油层防砂提供新的技术支持。      

分支水平井防砂工艺技术应用

经对分支水平井防砂工艺研究，形成了一套完整的分支水平井防砂工艺技术，能够满足139．7mm、177．8mm井筒分支水平井防砂工艺技术要求。介绍了分支水平井防砂管柱、金属毡滤砂管、扶正器的结构设计，通过现场试验，从射孔工艺技术、防砂工艺技术、防砂施工工序、效果分析等方面阐述了分支水平井防砂技术的应用。     

射孔新技术在川西地区的应用

在川西地区开展的直井定方位射孔、多脉冲复合射孔等射孔新技术.定方位射孔利用偶极声波测井各向异性处理结果和地层倾角测井的双井径资料估算地层应力方向,依据压裂资料对区域地应力进行评价.多脉冲复合射孔器采用三级增效火药,一次施工完成射孔和高能气体压裂2道工序.其突破了常规聚能射孔的局限性,有效降低了致密砂岩地层破裂压力,克服钻固井污染和射孔压实污染,沟通地层原生裂缝.对具有岩性致密、裂缝控气和高地层破压地质特征的川西中深层气藏的勘探开发有明显的作用.阐述了上述射孔新技术的原理,并对其应用情况进行了介绍.     

射孔-防砂联作防砂效果室内模拟与测试

通过测试，岩心靶防砂填充层的孔隙度达39．15％、油测渗透率为46．55μm^2，说明防砂填充层的渗透性很好，能够满足油井高产要求。采用地面模拟装置、选择不同粒径的砂样进行防砂实验得出，140～200m砂样最大出砂浓度为0．07278％，更细的砂粒不出砂。此结果表明，对大粒径的防砂效果好。     

疏松砂岩油藏油井出砂量预测模型及应用

在研究油井出砂机理的基础上,根据液固多相渗流条件,应用库仑摩尔破坏准则和达西公式,导出了关于疏松砂岩油藏不同产液量下油井出砂量预测的数学模型。以盘二油田为例,进行了出砂预测,与实测含砂比相比,平均误差小于0.0052%。实例应用表明所给的数学模型是可行的。     

油井出砂临界井底流压计算模型及应用

出砂已经成为影响油井产能和损害生产设备的严重问题。在油田开发阶段，必须认真设计与出砂有关的一些生产参数。利用弹性和弹塑性理论建立了防止油井出砂的临界井底流压计算模型，在此基础上利用盘2－207井的岩性、物性和力学等参数进行了计算，得出该井避免出砂的安全生产压差，所得结果与油井生产实际相符合。