天然气水合物储层颗粒级尺度微观出砂数值模拟

构建颗粒级尺度的天然气水合物储层地层砂颗粒结构模型,在此基础上进行天然气水合物储层颗粒级尺度微观出砂过程和形态模拟,研究出砂机制和出砂形态及其影响因素。颗粒结构模型根据地层砂粒度分布曲线随机确定颗粒直径、圆球度系数及位置倾角,根据测井曲线利用随机方法表征颗粒胶结强度和水合物饱和度的随机非均质性分布和粒间应力。使用水合物强度比例系数和影响系数表征水合物分解对胶结强度的影响。根据构建的颗粒剥落判别模型,结合水合物分解模型,建立颗粒剥落孔道延伸扩展模拟及出砂形态模拟方法。结果表明:对于胶结强度较低的高水合物饱和度储层,出砂首先从孔壁边界上开始,沿胶结弱面不均匀扩展形成类蚯蚓洞形态,最终总体呈现前端类蚯蚓洞与后端连续垮塌的复合出砂形态;水合物分解会大幅度降低储层强度,生产过程中出砂前沿与分解前沿非常接近;随着初期生产延续,最大剥落出砂粒径由16μm降低为6μm,剥落出砂速度呈上升趋势;水合物饱和度及其分解对出砂形态和出砂速度有明显影响;水合物饱和度越低,其分解对储层总体内聚强度的影响越小,越不容易出砂;饱和度为0.4、0.3和0.18时的砂粒剥落速度分别约降低到平均水合物饱和度0.48对应的砂粒剥落速度的80%、69%和58%。

M油田出砂因素及防砂措施分析

从M油田的开发概况和出砂状况,综合分析了M油田出砂的原因,建立了出砂理论模型,对其进行了出砂模拟实验分析,分析了产量、含水和压力等因素对M油田出砂的影响,确定了M油田的合理生产压差及抽汲参数,并对M油田的出砂形势进行了预测,最后提出了M油田防砂原则的确定要根据不同开发方式、不同开发时期以及不同井况采取不同的防砂措施,以实现经济而有效的防砂目的。

中等固结砂岩出砂机理与规律实验研究

油气井出砂是油气藏开采面临的一个重要的挑战,给正常生产带来极大的影响。在各类砂岩储层中,具有一定胶结强度的中等固结砂岩出砂机理及出砂规律尚不清楚,制约了这类储层的出砂临界条件和出砂速率准确预测。本文利用一种中等固结砂岩露头,在单、三轴实验的基础上,设计开展了不同变形破坏阶段的卸载实验及应力和流体渗流共同作用下的出砂模拟物理实验,揭示了中等固结砂岩的出砂机理、出砂规律以及产出物特征。研究结果表明:中等固结砂岩的出砂临界条件是孔眼周围岩石在应力集中作用下进入残余变形阶段,此时孔眼周围形成宏观剪切裂缝,裂缝面相对滑移错动破坏裂缝面附近的颗粒胶结,形成可供产出的离散砂,剪切裂缝的扩展连通产生尺寸较大的掉块,与裂缝面上的离散砂共同为出砂提供物质来源。出砂量与孔眼周围应力集中造成的破坏范围大小成正比。流体拖曳力的作用是将剪切破裂形成的固相产物运移产出,对最终的出砂量影响较小,只影响出砂速率。粒度测试结果表明,中等固结砂岩产出砂中存在由多个砂粒聚集在一起的相对直径较大的颗粒,产出砂粒度中值比原始地层砂大2~3倍,在防砂参数设计优化时应予考虑。本文的研究结果能够为构建中等固结砂岩出砂定量预测模型以及防砂参数优化设计提供依据。

文昌油田调整井防砂优化设计

文昌油田投产后部分油井出砂,严重影响油井正常生产及设备维护,新钻调整井防砂难度大。分析了油井防砂失效原因;运用人工神经网络技术预测调整井储层粒度及黏土矿物组分分布规律;以理论设计与出砂模拟试验相结合,对文昌油田调整井防砂方式及防砂参数进行了优化。结果表明:筛管网孔变形导致防砂参数变大、砾石充填尺寸设计不合理以及充填不完整是该区块油井防砂失效的主要原因;通过出砂模拟试验研究,推荐文昌油田新钻调整井使用金属棉优质筛管防砂完井,筛管防砂参数为90～120μm,该防砂方案对文昌油田现场防砂方案的制定具有较大的指导意义。

海上疏松砂岩防砂方式优选及决策方法研究

随着海上疏松砂岩防砂方式选择研究的不断深入,现有防砂方式选择方法仍未考虑储层黏土矿物、不同类型筛管的堵塞程度及防砂后的产能等影响因素,并且传统的防砂方式选择二维图难以同时考虑多个影响因素,因此容易导致设计过程中防砂方式选择不合理。针对上述问题,在充分结合海上疏松砂岩防砂方式多年研究积累成果的基础上,提出一种新方法。该方法利用全尺寸的出砂模拟装置进行试验,确定出了出砂的主要影响因素及其分界控制点,最终在综合考虑D50、细颗粒体积分数、分选系数、非均匀系数和蒙脱石绝对体积分数等多个因素情况下绘制了防砂方式选择雷达图版,经过多个目标油田的实际验证,表明该方法可针对海上疏松砂岩方便、快捷地选择出合理的防砂方式,为精细化防砂以及降本增效奠定了理论基础。