一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法，属于油水井填砂工艺领域，该计算方法基于：井筒的漏失量≤5m

【技术实现步骤摘要】
一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法
本专利技术涉及油水井填砂工艺领域，特别涉及一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法。
技术介绍
在油田施工井开发过程中，通常向井筒内添加石油工程砂来封堵底部油层或漏点，以达到封隔油、水层的目的。一般情况下，现有技术通过如下计算公式获得所需的井筒填砂量：其中，D为套管内径(mm)，H为填砂厚度(mm)，Q为所需的填砂量(m3)。然而，专利技术人发现，利用现有技术提供的计算方法得到的理论填砂量往往低于实际填砂量，如此将造成后续多次填砂，不仅提高了作业成本且增加了作业风险，而造成理论填砂量低于实际填砂量的原因有如下三点：1)压力因素：当砂粒填入井筒后，由于压力作用，其在井筒内会受到压实作用，填砂井段越深，其压实作用就越大，所以这是导致现有技术计算得到的理论填砂量低于实际填砂量的主要影响因素。2)漏失因素：由于部分填砂井段存在不同程度的地层漏失现象，在井筒压力作用下，会有部分砂粒进入地层中而造成部分损失，这也是理论填砂量低于实际填砂量的一个因素。3)损失因素：在填砂过程中，砂粒会或多或少地粘附在井筒内管壁上，也会造成砂粒少许损失。基于上述可知，基于压力作用的压实因素才是导致理论填砂量低于实际填砂量的主要影响因素，所以，在井筒无漏失、溢流等复杂情况或者井筒的漏失量低于5m3/h时，且井筒内填砂段的内部压力梯度等于静岩压力梯度时，提供一种井筒填砂量的计算方法，使其计算得到的理论填砂量基本等同于实际填砂量，对于降低填砂工作量，降低作业成本及风险具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法。具体技术方案如下：一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法，所述计算方法基于如下条件：井筒的漏失量小于等于5m3/h且无井筒溢流情况；压实作用为影响填砂量的主要因素；井筒内填砂段的内部压力梯度等于静岩压力梯度；所述计算方法包括：步骤a、设定井筒内填砂段的上界面距离地面的顶深为h1，下界面距离地面的底深为h2，位于所述上界面及所述下界面之间任意界面距离地面的深度为h；步骤b、计算所述填砂段在h1深度处的压强，以及所述填砂段在h1深度处所对应的等效深度h1*，进而确定所述填砂段在h深度处的等效深度h*；步骤c、根据所述填砂段在h深度处的等效深度h*，确定所述填砂段在h深度处于压实状态下的孔隙度；步骤d、根据所述填砂段在h深度处于压实状态下的孔隙度，来确定井筒内压实状态下所述填砂段的深度为h时所对应的体积，进而通过如下计算公式，计算得到位于h1和h2区间内的填砂段在地面松散状态下的体积，即为所需的填砂量；其中，S为井筒的横截面积，单位为m2，V0为填砂量，单位为m3，B为膨胀系数，指的是同等质量的砂粒在地面松散状态下的体积与在井筒内压实状态下的体积之比，且膨胀系数B的计算公式为：其中，为填砂段在地面松散状态下的孔隙度，为填砂段在h深度处于压实状态下的孔隙度。具体地，作为优选，所述步骤b中，所述填砂段在h1深度处的压强通过如下计算公式计算得到：Ph1＝ρ水gh1其中，Ph1为填砂段在h1深度处的压强，ρ水为水的密度；所述填砂段在h1深度处所对应的等效深度h1*通过如下计算公式计算得到：其中，G为静岩压力梯度，取22.622MPa/km；所述填砂段在h深度处的等效深度h*通过如下计算公式计算得到：其中，θ为井筒填砂段的中轴线与竖直方向的直线之间的夹角。具体地，作为优选，所述填砂段在h深度处于压实状态下的孔隙度通过如下计算公式计算得到：具体地，作为优选，所述填砂量V0的计算公式如下所示：具体地，作为优选，填砂段在地面松散状态下的孔隙度通过实际测量得到，取40％-50％。具体地，作为优选，当所述θ大于0°时，所述h1指的是井筒内填砂段的上界面距离地面的垂直深度，所述h2指的是井筒内填砂段的下界面距离地面的垂直深度，所述h指的是位于所述上界面及所述下界面之间的任意界面距离地面的垂直深度。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的井筒填砂量的计算方法，考虑到填砂段所受到压实作用所带来的影响，所计算得到的井筒填砂量基本等同于实际填砂量，提高填砂施工的一次成功率，避免二次施工，这对于降低填砂工作量，降低作业成本及风险具有重要的意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的直井井筒的模型图；图2是本专利技术又一实施例提供的斜井井筒的模型图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术实施例提供了一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法，该计算方法基于如下条件：井筒的漏失量小于等于5m3/h(例如为0时)且无井筒溢流情况；压实作用为影响填砂量的主要因素；井筒内填砂段的内部压力梯度等于静岩压力梯度。具体地，该井筒填砂量的计算方法包括以下步骤：步骤101、设定井筒内填砂段的上界面距离地面的顶深为h1，下界面距离地面的底深度h2，位于上界面及下界面之间任意界面距离地面的深度为h。步骤102、计算填砂段在h1深度处的压强，以及填砂段在h1深度处所对应的等效深度h1*，进而确定填砂段在h深度处的等效深度h*。具体地，步骤102中，填砂段在h1深度处的压强通过如下计算公式(1)计算得到：Ph1＝ρ水gh1(1)其中，Ph1为填砂段在h1深度处的压强，ρ水为水的密度。在此基础上，填砂段在h1深度处所对应的等效深度h1*通过如下计算公式(2)计算得到：其中，G为静岩压力梯度，取22.622MPa/km。在此基础上，填砂段在h深度处的等效深度h*通过如下计算公式(3)计算得到：其中，θ为井筒填砂段的中轴线与竖直方向的直线之间的夹角，本专利技术实施例中将其简称为填砂段的井斜角。可以理解的是，第一种情况，当θ为0°时，此时井筒为如图1所示的直井井筒，且h1指的是井筒内填砂段的上界面中任意一点距离地面的深度，h2指的是井筒内填砂段的下界面中任意一点距离地面的深度，h指的是位于上界面及下界面之间的任意界面中任意一点距离地面的深度。而第二种情况，当θ大于0°且小于90°时，此时的井筒为如图2所示的斜井井筒，且如图2所示，h1指的是井筒内填砂段上界面距离地面的垂直深度，h2指的是井筒内填砂段下界面距离地面的垂直深度，h指的是位于上界面及下界面之间的任意界面距离地面的垂直深度。举例来说，对于填砂段井斜角θ的确定可以选取填砂段几个深度处所对应的井斜角的平均值来确定，具体可参考如下所示的方式：以晋93-18X井为例，其中填砂段的深度处于2000米-2100米之间，对于每一特定深度处的填砂段所对应的井斜角θ如表1所述：表1井深(米)200020252050207521002000-2100井斜角10.2°14.4°18.3°21.7°22.2°17.36°此外对于第二种情况下斜井的h1和h2的确定，可以参照斜井的数据，确定填砂段顶面及底面相邻的两个数据点，获取特定井深处所对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法，所述计算方法基于如下条件：井筒的漏失量小于等于5m

【技术特征摘要】
1.一种基于压实作用的井筒填砂量的计算方法，所述计算方法基于如下条件：井筒的漏失量小于等于5m3/h且无井筒溢流情况；压实作用为影响填砂量的主要因素；井筒内填砂段的内部压力梯度等于静岩压力梯度；所述计算方法包括：步骤a、设定井筒内填砂段的上界面距离地面的顶深为h1，下界面距离地面的底深为h2，位于所述上界面及所述下界面之间任意界面距离地面的深度为h；步骤b、计算所述填砂段在h1深度处的压强，以及所述填砂段在h1深度处所对应的等效深度h1*，进而确定所述填砂段在h深度处的等效深度h*；步骤c、根据所述填砂段在h深度处的等效深度h*，确定所述填砂段在h深度处于压实状态下的孔隙度；步骤d、根据所述填砂段在h深度处于压实状态下的孔隙度，来确定井筒内压实状态下所述填砂段的深度为h时所对应的体积，进而通过如下计算公式，计算得到位于h1和h2区间内的填砂段在地面松散状态下的体积，即为所需的填砂量；其中，S为井筒的横截面积，单位为m2，V0为填砂量，单位为m3，B为膨胀系数，指的是同等质量的砂粒在地面松散状态下的体积与在井筒内压实状态下的体积之比，且膨胀系数B的计算公式为：其中，为填砂段在地面松散状态下的孔隙度，为填砂段在h深度处于压实状态下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉川，方树耿，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11