一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法技术

本发明专利技术涉及一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法，包括：S1：计算储层岩石力学参数沿水平井水平段的分布；S2：预测水平井水平段出砂临界生产压差分布；S3：计算水平段各点的实际井底流压，以及水平段各点的实际生产压差；标定井底流压即水平段根端位置的井底流压；S4：计算得到出砂净压差，进行无量纲化计算得到出砂强度指数；S5：绘制水平井相对出砂剖面图，划分出砂亏空程度等级，并实现出砂程度的分段；S6：决定分段分级防砂的分段分级方案。本发明专利技术通过相对出砂剖面预测指导分段分级防砂，解决水平井笼统防砂的盲目性强、防砂效果差的问题，降低了防砂作业的成本，保证水平井长期稳定生产，提高经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法
本专利技术涉及一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法，属于油气勘探

技术介绍
疏松砂岩油气资源储量在全球及国内都占较大的比例，开发潜力巨大。水平井开采技术因其泄油面积大、采油速度快、有效减缓底水锥进，被广泛应用于油气藏开采，特别是疏松砂岩油气藏，是新油田开发、老油田挖潜的重要技术手段。由于疏松砂岩储层岩石胶结程度差，在水平井开采疏松砂岩油气藏过程中常伴有不同程度的出砂现象，轻则造成抽油泵磨蚀、油嘴冲蚀；重则形成地层亏空、储层坍塌、套管挤毁、甚至油气井报废。此外，水平井水平段长度大，储层均质性差，各井段出砂程度各异，增加了防砂施工的复杂性。但由于目前对于水平井长水平段出砂位置和剖面难以预测，导致难以根据出砂严重层段进行针对性防砂，只能全井段笼统防砂，既增加成本，影响油气井产量，又难以取得理想的综合防砂效果，不利于提高经济效益。
技术实现思路
针对现有技术的疏松砂岩油气藏易出砂的问题，本专利技术提供了一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法；本专利技术通过测井资料预测水平井段出砂临界生产压差分布，计算出砂净压差和出砂强度指数，进而绘制水平井相对出砂剖面图，划分出砂亏空程度等级；据此决定分段分级防砂的分段分级方法，优化防砂方案，提高了水平井防砂的针对性，提高了防砂效果,提高油井产量同时降低了防砂成本，提高了经济效益。术语解释：1、地层静压，全称为地层静止压力，也叫油层压力，是指油井在关井后，待压力恢复到稳定状态时所测得的油层中部压力，简称静压。2、井底流压，全称井底流动压力，又简称流动压力或流压。是油、气井生产时的井底压力。它表示油、气从地层流到井底后剩余的压力，对自喷井来讲，也是油气从井底流到地面的起点压力。3、流动压降计算模型，是指对于给定井段根据一端的压力和温度用于计算整个井段压力和温度分布的计算方法、公式等，常用的有Beggs-Brill模型、Aziz模型和Okasweki模型等。4、井筒多相流模型，对于油井是指适用于油气水三相流动条件的流动压降计算模型，对于气井是指适用于气水两相流动条件的流动压降计算模型。本专利技术的技术方案为：一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法，包括：S1：计算储层岩石力学参数沿水平井水平段的分布，储层岩石力学参数包括动态泊松比、静态泊松比、动态弹性模量、单轴抗压强度、内聚力以及内摩擦角；S2：根据储层岩石力学参数及地应力分布，预测水平井水平段出砂临界生产压差分布；地应力分布是指水平井周围岩石所处的垂向应力、切向应力和径向应力三个主应力；S3：根据地层静压和标定井底流压，以及水平段流动压降计算模型，计算水平段各点的实际井底流压，以及水平段各点的实际生产压差(地层静压减去井底流压)；标定井底流压即水平段根端位置的井底流压；S4：定义出砂净压差为实际生产压差与出砂临界生产压差的差值，计算得到出砂净压差，进行无量纲化计算得到出砂强度指数；S5：绘制水平井相对出砂剖面图，划分出砂亏空程度等级，并实现不同等级出砂程度的分段；水平井相对出砂剖面图是指用来表达沿水平井井轴方向上出砂严重程度和亏空程度相对大小的剖面图。根据计算得到的出砂强度指数绘制，是出砂强度指数沿井深的分布曲线。S6：根据出砂程度等级决定分段分级防砂的分段分级方案。本专利技术通过相对出砂剖面预测指导分段分级防砂，解决水平井笼统防砂的盲目性强、防砂效果差的问题，降低了防砂作业的成本，保证水平井长期稳定生产，提高经济效益。根据本专利技术优选的，所述步骤S1中，动态泊松比的计算公式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，μd—岩石的动态泊松比，无量纲；Δth—横波时差，μs/m；Δtv—纵波时差，μs/m；静态泊松比的计算公式如式(Ⅱ)所示：μ＝A·μd+B(Ⅱ)式(Ⅱ)中，μ—岩石的静态泊松比，无量纲；A、B—经验系数，通过实测数据拟合得到，无量纲；A＝0.38，B＝0.082；动态弹性模量的计算公式如式(Ⅲ)所示：式(Ⅲ)中，Ed—岩石的动态弹性模量，MPa；ρr—地层岩石密度，kg/m3；单轴抗压强度的计算公式如式(Ⅳ)所示：σc＝[C·(1-VCL)+D·VCL]·Ed(Ⅳ)式(Ⅳ)中，σc—岩石单轴抗压强度，MPa；C、D—为经验拟合系数，C＝0.00459，D＝0.00816；VCL—泥质含量，小数；内聚力的计算公式如式(Ⅴ)所示：式(Ⅴ)中，C0—内聚力，c/MPa；内摩擦角的计算公式如式(Ⅵ)所示：φf＝36.545-0.4952C0(Ⅵ)式(Ⅵ)中，φf—岩石内摩擦角，rad。根据本专利技术优选的，所述步骤S2，出砂临界生产压差的计算公式如式(Ⅶ)所示：式(Ⅶ)中，△Pc—出砂临界生产压差，MPa；C0—岩石内聚力，MPa；μ—岩石的静态泊松比，无量纲；σze—外边界处的垂向应力，MPa；β—比奥特常数，无量纲；α—失效角，rad；Pr—地层静压，MPa。根据本专利技术优选的，所述步骤S3，水平段各点的实际井底流压的计算公式如式(Ⅷ)所示，水平段各点的实际生产压差的计算公式如式(Ⅸ)所示：Pwf(i)＝Pwf0+ΔPw(i)(Ⅷ)ΔP(i)＝Pr-Pwf(i)(Ⅸ)式(Ⅷ)、(Ⅸ)中，Pwf0—标定井底流压，MPa；ΔPw(i)—第i点的压力与根端压力之差，MPa；i是水平井水平段按照长度计算的任一分段，1≤i≤I；分段长度为1-3m，分段总数I等于水平井水平段总长度除以分段长度；根据井筒多相流模型计算得到；Pwf(i)—第i点实际井底流压，MPa；Pr—地层静压，MPa；ΔP(i)—第i点的实际生产压差，MPa。根据本专利技术优选的，所述步骤S4中，定义出砂净压差为实际生产压差与出砂临界生产压差的差值，计算得到出砂净压差，如式(Ⅹ)所示：Δp(i)＝ΔP(i)-ΔPc(i),ifΔp(i)≤0thenΔp(i)＝0(Ⅹ)式(Ⅹ)中，ΔPc(i)—第i点的出砂临界生产压差，MPa；ΔP(i)—第i点的出砂净压差，MPa；计算得到出砂强度指数，计算公式如式(Ⅺ)所示：式(Ⅺ)中，△pmax—全井段出砂净压差的最大值，Δpmax＝max{p(i)}；△pmin—全井段出砂净压差的最小值，Δpmin＝min{Δp(i)},ifΔp#in>0.25thenΔpmin＝0.25；Js(i)—第i点的出砂强度指数，无量纲。根据本专利技术优选的，所述步骤S5，包括：以5-15m为最小计量井段长度间隔划分水平井水平段，当求取的某水平段的出砂强度指数不大于0.1时，将该水平段划分为不出砂井段；当求取的某水平段的出砂强度指数为0.1-0.35时，将该水平段划分为轻微出砂井段；当求取的某水平段的出砂强度指数为0.35-0.70时，将该水平段划分为中等出砂井段；当求取的某水平段的出砂强度指数为0.70-1.0时，将该水平段划分为严重出砂井段。进一步优选的，以10m为最小计量井段长度间隔划分水平井水平段。根据本专利技术优选的，所述步骤S6，根据出砂程度等级决定分段分级防砂的分段分级方案，包括：对于步骤S5中划为的不出砂井段，如果不出砂井段的长度(是指出砂等级被判别为不出砂的井段的长度)大于20m，则设计为零级防砂井段；如果长度不大于20m，则防砂等级设置为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法，其特征在于，包括：S1：计算储层岩石力学参数沿水平井水平段的分布，储层岩石力学参数包括动态泊松比、静态泊松比、动态弹性模量、单轴抗压强度、内聚力以及内摩擦角；S2：根据储层岩石力学参数及地应力分布，预测水平井水平段出砂临界生产压差分布；S3：根据地层静压和标定井底流压，以及水平段流动压降计算模型，计算水平段各点的实际井底流压，以及水平段各点的实际生产压差；标定井底流压即水平段根端位置的井底流压；S4：定义出砂净压差为实际生产压差与出砂临界生产压差的差值，计算得到出砂净压差，进行无量纲化计算得到出砂强度指数；S5：绘制水平井相对出砂剖面图，划分出砂亏空程度等级，并实现不同等级出砂程度的分段；S6：根据出砂程度等级决定分段分级防砂的分段分级方案。

【技术特征摘要】
1.一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法，其特征在于，包括：S1：计算储层岩石力学参数沿水平井水平段的分布，储层岩石力学参数包括动态泊松比、静态泊松比、动态弹性模量、单轴抗压强度、内聚力以及内摩擦角；S2：根据储层岩石力学参数及地应力分布，预测水平井水平段出砂临界生产压差分布；S3：根据地层静压和标定井底流压，以及水平段流动压降计算模型，计算水平段各点的实际井底流压，以及水平段各点的实际生产压差；标定井底流压即水平段根端位置的井底流压；S4：定义出砂净压差为实际生产压差与出砂临界生产压差的差值，计算得到出砂净压差，进行无量纲化计算得到出砂强度指数；S5：绘制水平井相对出砂剖面图，划分出砂亏空程度等级，并实现不同等级出砂程度的分段；S6：根据出砂程度等级决定分段分级防砂的分段分级方案。2.根据权利要求1所述的一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法，其特征在于，所述步骤S1中，动态泊松比的计算公式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，μd—岩石的动态泊松比，无量纲；Δth—横波时差，μs/m；Δtv—纵波时差，μs/m；静态泊松比的计算公式如式(Ⅱ)所示：μ＝A·μd+B(II)式(Ⅱ)中，μ—岩石的静态泊松比，无量纲；A、B—经验系数，通过实测数据拟合得到，无量纲；A＝0.38，B＝0.082；动态弹性模量的计算公式如式(Ⅲ)所示：式(Ⅲ)中，Ed—岩石的动态弹性模量，MPa；ρr—地层岩石密度，kg/m3；单轴抗压强度的计算公式如式(Ⅳ)所示：σc＝[C·(1-VCL)+D·VCL]·Ed(Ⅳ)式(Ⅳ)中，σc—岩石单轴抗压强度，MPa；C、D—为经验拟合系数，C＝0.00459，D＝0.00816；VCL—泥质含量，小数；内聚力的计算公式如式(Ⅴ)所示：式(Ⅴ)中，C0—内聚力，c/MPa；内摩擦角的计算公式如式(Ⅵ)所示：φf＝36.545-0.4952C0(Ⅵ)式(Ⅵ)中，φf—岩石内摩擦角，rad。3.根据权利要求1所述的一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法，所述步骤S2，出砂临界生产压差的计算公式如式(Ⅶ)所示：式(Ⅶ)中，△Pc—出砂临界生产压差，MPa；C0—岩石内聚力，MPa；μ—岩石的静态泊松比，无量纲；σze—外边界处的垂向应力，MPa；β—比奥特常数，无量纲；α—失效角，rad；Pr—地层静压，MPa。4.根据权利要求1所述的一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法，所述步骤S3，水平段各点的实际井底流压的计算公式如式(Ⅷ)所示，水平段各点的实际生产压差的计算公式如式(Ⅸ)所示：Pwf(i)＝Pwf0+ΔPw(i)(Ⅷ)ΔP(i)＝Pr-Pwf(i)(Ⅸ)式(Ⅷ)、(Ⅸ)中，Pwf0—标定井底流压，MPa；ΔPw(i)—第i点的压力与根端压力之差，MPa；i是水平...

【专利技术属性】
技术研发人员：董长银，周玉刚，闫切海，刘永红，尚校森，李志芬，钟奕昕，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37