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稠油油藏出砂量预测方法研究及应用

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油油 藏出砂量 预测 方法 研究 应用
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第3009年2月 石 油 钻 采 工 艺 l 009 文章编号:1000—7393(2009)04 稠油油藏出砂量预测方法研究及应用 罗艳艳李春兰 黄世军 (中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京102249) 摘要:大多数有关油井出砂的预测基本上是预测出砂临界生产压差,关于出砂量的预测比较少。针对稠油油藏进行了出 砂量预测研究,以直井出砂生产过程中沿油藏到生产段井筒为研究对象,结合某一实际稠油油藏区块,根据大量油井出砂量的 统计数据,对出砂量随时间的变化进行了拟合,采用现场工程法建立了稠油油藏油井出砂量预测模型,并对出砂后储层物性参 数的变化及对产能的影响进行了研究。结果表明,出砂量随时间的变化趋势遵循伽马分布规律,出砂量存在峰值。由于疏松砂 岩稠油油藏生产过程中出砂使屈服区域内渗透率增加,造成油井产量大幅提高。模拟结果与现场观测结果一致,证明了该模型 的可靠性。 关键词:稠油油藏;出砂量;现场工程法;预测模型 中图分类号:献标识码:A on in I 02249,Ch/of is PV)is PV in to of as PV in PV is he a of he of of on he PV PV a of in to to of of 油油藏一般为疏松砂岩油藏,在这类油藏开采 过程中,油层出砂是导致储层损害的主要原因。疏松 砂岩地层出砂量的预测一直受到人们的重视。出砂 预测的研究方法有现场工程法、应力分析模型、蚯蚓 洞模型、冲蚀模型等,其中相当一部分模型是应用流 固耦合的分析方法,但此法计算复杂而且实际应用程 度较低¨ j。大多数有关油井出砂的预测研究是关于 出砂临界生产压差的预测,而关于出砂量的预测模型 还比较少。本文建立了最直接的出砂量随时间的变 化关系式,结合现场工程法建立了分析模型。 基金项目:国家自然科学基金项目“稠油热力泡沫复合驱的耦合作用和耦合模型”(编号:50276040)及中国石油集团公司创新基金项 目“疏松砂岩油藏适度防砂开采方式研究”的部分研究成果。 作者简介:罗艳艳,1984年生。2006年毕业于中国石油大学(华东),主要从事套管损坏机理的研究.读硕士研究生。电话: 010—89731693,E—油钻采工艺 2009年2月(第31卷)第1期 1油井出砂量预测模型 of PV).1模型描述 集层被打开后将使近井带产生一塑性区 1o 假设储集层均质、各向同性,储层岩体为连续、均匀、 各向同性的弹塑性材料,储集层被打开后只产生径 向小变形;孑于弹性状态和塑性 状态的地层物性保持一致。出砂后地层塑性区扩展 为径向扩展,直井井眼半径为 储集层厚度为h,供 给边缘半径为 ,塑性带半径为 ,在 至储集层处于塑性状态,在 ≥ 范围内储层基本 不受扰动,为弹性原始应力状态。 1.2塑性半径 性半径 是随时间、生产压差瞬时变化的一 个量,按弹塑性交界处径向应力相等可知 ] c ,.'G ln(r/1(r~ ( ,一 )I(-) G ( ,一 ‘l c 式中, 为原始地层孔隙度; 为岩石体积模量, 为岩石剪切模量, 为岩石内聚力,.为原始地层压力, Pa;m。 1.3出砂曲线 据实际稠油油藏大量油井出砂量的统计数 据,对出砂量随时间的变化进行了曲线拟合,典型油 井的出砂曲线如图1所示。 生产时间/d 图1 典型出砂曲线 .4出砂量预测模型 出砂量随时间的变化曲线,本文认为在t>近似符合伽马分布,即 。 _2) 式中,r(口)= 。dt;qs(f)为油井出砂量,m /d; d;d; ,形态的形状因子, >0,a>1,出砂量的峰值在 +靠处取得;对式(2)作一定的压力因素线性修正 j,在生 产压差g(f): q。(f) (3) P 式中, 为修正压力影响因子; 为所得因子情况下 的标定压力,f)为 )= ( 。e (4) 式中,Q (f)为考虑压力因素后的累积出砂量,m 。 2出砂后储层物性参数的变化 of 据简化出砂分析模型,按物质 守恒可求出累积出砂量与出砂半径及出砂区域孔隙 Qs(f)= ( 一 )( 一 ) (5) 这里引入修正因子以更接近实际变化值 : 川6 式中, ,咖。分别为出砂前后地层孔隙度,小数。 出砂对渗透率的影响为¨。。 = e/1~o J (7) 式中,分别为出砂前后地层渗透率,10。, 罗艳艳等:稠油油藏出砂量预测方法研究及应用 67 2.3对产能的影响 on 砂体产出时的产量为 l / 出砂导致地层渗透率发生了变化,得到一定压 差下的产量为 Q(t)= ———— ——一(9) n( / n( /3模型应用及结果分析 .1模型输入基本参数 某稠油油藏典型出砂井为例进行出砂量预 测,其中,修正压力影响因子 和所得因子情况下的 标定压力卢均需由实验得出,这里暂定为0.9和13 1给出了模型输入基本参数值。 表 需参数 参数值 所需参数 参数值 泄油半径/m 250 井眼半径/m 0.1 原始地层压力/藏厚度/m 10 地层原始孔隙度0.30 50℃原油黏度/ 13.94石内聚力/.1 最小水平应力/6 岩石体积模量/.2×10 岩石剪切模量/型转换常数 2×10 1/30 初始出砂时间,d 3O a 2 原始地层渗透率 8 0.9 标定压力/3 3.2结果分析 用所建立的出砂量预测模型,通过数值计算, 预测了不同生产压差下油井的出砂量。模型计算结 果见图2~图4。 生产时间,d 图2不同生产压差下出砂量随生产时间的变化 PV in 图2可以看出,在同一生产压差下,随着时间 的推移,出砂量符合伽马分布,即先迅速增大达到某 一峰值,峰值过后,如果不改变油田工作制度,出砂 量逐渐降低,最后达到稳定。由于后期形成了稳定 的砂拱,仅有微量砂流出,因此出砂量逐渐趋近于0。 生产压差越大,出砂量越大,峰值也越大。 67 ; O 50 00 250 300 生产时间,d 图3不同生严压差下的累积出砂量 PV in 图3可以看出,在同一生产压差下,累积出砂 量随着生产时间的增加而增加,增加到一定程度之 后增速变得非常缓慢,与图2反映的规律相符。还 可以看出,生产压差越大,地层出砂量越多。这与室 内试验¨叫和现场稠油出砂规律¨,“ 相符,进一步证 明了该出砂预测模型的准确性。 3O 一25 7 20 15 10 5 O : . 厂 3 5 7 生产压差/4不同生产压差下地层出砂对产能的影响 of on in 图4可以看出,由于疏松砂岩稠油油藏生产 过程中的出砂,造成油井产量大幅提高。出砂后期 产量提高的主要机理是屈服区域内渗透率增加所 致。当出砂超过合理的界限范围后,出砂会使管线 磨蚀、堵塞以及油层砂埋,影响开发效果。因此,将 它控制在合理的范围内,既可以提高产能,又能减少 防砂中的费用。 4结论 1)出砂量随时间的变化趋势遵循伽马分布规 律,先迅速增大达到某一峰值,峰值过后,如果不改 变油田工作制度,出砂量逐渐降低,最后达到稳定。 68 石油钻采工艺 2009年2月(第31卷)第1期 (2)在同一生产压差下,累积出砂量随着生产时 间的增加而增加,增加到一定程度之后增速变缓。 (3)由于疏松砂岩稠油油藏生产过程中出砂使屈 服区域内渗透率增加,造成油井产量大幅提高。 参考文献: [1], M.A in a ].4007.1999. [2]张广清,陈勉,金衍.高压气藏地层三维出砂预测模型 及方法[J].岩土工程学报,2005,27(2):68—71. of in ].005,27(2):68—71. 1 3 J of j.9 719. 1 4 J G,.of in an J. 002,3,2002. [5] C B, M.of in l C J.8 932. [6]章根德,何鲜.油井套管变形损坏机理[M].北京:石 油工业出版社,2005:95.96. E of M J.005:95[7]刘爱萍,邓金根.垂直井筒低黏度液流最小携砂速度研 究[J].石油钻采工艺,2007,29(1):31—34. on in 007, 29(1):31.34. [8]王洪,李春兰,黄世军,等.疏松砂岩油藏水平井适度出 砂开采携砂计算模型[J].石油钻采工艺,2007,29(1): 65—68. I et of in j].007,29(1):65—68. 9 j B, B, A L.of in l J J.0 25 1, 995: [10]王治中,邓金根,蔚保华,等.弱固结砂岩油藏出砂量 预测模型[J].石油钻采工艺,2006,28(2):58—61. in’U et of J].006,28(2): 58—61. 1 ,0in a l M j.002,34:l 3—34. (修改稿收到日期2008—1 1.21) [编辑朱伟] 2009年2季度石油石化领域国际展览会(1) 会议名称:第九届中国石油与石化技术和设备国际展览 时 间:2009年3月19 点:中国北京 主办单位:o..子邮件: 址:会议名称:2009年欧洲涂层展览 时 间:2009年3月31~4月2日 地 点:德国纽伦堡 电 话:+495 址:会议名称:生物技术用于改善石油生产国际会议暨展览 时 间:2009年4月1 点:尼日利亚阿布贾 主办单位:子邮件: 址:议名称:哈萨克斯坦石油与天然气展览暨石油技术会议 时 间:2009年4月7 点:哈萨克斯坦 电 话:+44(0)2075965233 传 真:+44(0)2075965106 电子邮件:议名称:美国化学工程师学会国际会议暨展览 时 间:2009年5月11 点:德国法兰克福 主办单位:美国化学工程师学会 话:+15168690220 传 真:+15168690325 电子邮件: 址:de/WW.中国石油信息资源网)
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