水平井出砂出水剖面预测方法及防砂控水筛管优化设计方法技术

本发明专利技术涉及油气开采中的筛管防砂完井技术领域，具体是一种水平井出砂出水剖面预测方法及防砂控水筛管优化设计方法。本发明专利技术根据容易获取的电阻率测井资料、自然电位测井资料、自然伽马测井资料及声波时差测井资料，综合考虑了地层砂水产出协同关系，识别非均质生产层段中的高速入流及出砂位置和区域长度，明确进行控砂控水作业的重点设计目标位置，解决水平井笼统防砂控水的盲目性，提高经济效益，并且该方法简单易行，结果可靠。

【技术实现步骤摘要】
水平井出砂出水剖面预测方法及防砂控水筛管优化设计方法
本专利技术涉及油气开采中的筛管防砂完井
，具体是一种水平井出砂出水剖面预测方法及防砂控水筛管优化设计方法。
技术介绍
随着石油勘探开发技术的发展，采用水平井技术开发油气田，已经成为提高油田采收率和单井产量、开采剩余油、降低吨油成本的一项有效技术手段。水平井增大了井筒与油藏的接触面积，能更好的开发薄油层或垂向渗透力较大的油藏，在开采油气资源中的作用日趋重要。疏松砂岩油藏水平井出水和出砂是两大棘手问题，水平井见水后会使得整个井筒短期内发生水淹，严重降低水平井开采效率。同时，水平井高速出水区域地应力较弱，地层细微砂砾易在流体冲刷剪切作用下发生剥落，通过地层流体的携带进入水平井生产层段井筒，造成井筒堵塞及设备损坏。目前的水平井防砂控水领域存在的问题包括：(1)水平井长生产层段的出水剖面和出砂剖面具有非均质性，大量出水和出砂位置难以准确获取，因此难以根据出砂严重层段进行针对性防砂及控水施工，只能采用全层段笼统工艺，难以取得理想的综合防砂控水效果；(2)现有研究对砂水微观协同产出机制认知不足，导致长层段水平井的出水和出砂问题以及控水和控砂技术研究基本处于分而治之的局面，并且砂水防控缺乏目的性，全层段笼统控制措施增加渗流阻力、能量消耗和作业生产成本。针对水平井砂水协同控制困难，目前水平井防砂控水一体化施工研究成果及现场应用以化学法为主。机械法防砂控水具有更高的稳定性及普适性，而通常情况下的防砂控水一体化施工直接将控水管柱和防砂管柱相连接。存在的问题包括：(1)缺乏专门设计的具有普适性的防砂控水一体化筛管；(2)筛管内部部件灵活性及替换性不足；(3)大多数较早防砂控水一体化筛管的控水部分均采用了ICD控水技术，不具有自适应性；(4)控水参数与控砂优化分离，缺少对防砂控水参数的综合优化设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种水平井出砂出水剖面预测方法及防砂控水筛管优化设计方法，本专利技术根据容易获取的电阻率测井资料、自然电位测井资料、自然伽马测井资料及声波时差测井资料，综合考虑了地层砂水产出协同关系，识别非均质生产层段中的高速入流及出砂位置和区域长度，明确进行控砂控水作业的重点设计目标位置，解决水平井笼统防砂控水的盲目性，提高经济效益，并且该方法简单易行，结果可靠。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种水平井出砂出水剖面预测方法，包括以下步骤：步骤1：获得目标井的生产层段电阻率测井资料、自然电位测井资料、伽马测井资料、储层总体的声波时差测井资料及含水率生产数据；步骤2：根据电阻率测井资料，通过式①、②计算沿生产层段的电阻率系数，ΔRi＝R0.45i-R2.5i①式①、②中，R0.45i为生产层位第i个深度点的0.45m梯度电阻率，Ω˙m；R2.5i为生产层位第i个深度点的2.5m梯度电阻率，Ω˙m；ΔRi为生产层位第i个深度点的电阻率差值；KRi为生产层位第i个深度点的电阻率系数，无量纲；ΔRmin为生产层段中最小电阻率差值；ΔRmax为生产层段中最大电阻率差值；步骤3：根据自然电位测井资料，通过式③计算沿生产层段的自然电位系数，式③中，Kspi为生产层位第i个深度点的自然电位系数，无量纲；SPi为生产层位第i个深度点的自然电位，mV；SPmin为生产层段最小自然电位，mV；SPmax为生产层段最大自然电位，mV；步骤4：根据电阻率系数和自然电位系数，通过式④计算沿生产层段的拟渗透系数，式④中，Kpi为生产层位第i个深度点的拟渗透系数，无量纲；a为经验回归常数，无量纲，0.2≤a≤0.6；以Kpi为纵坐标，以生产层段深度为横坐标，绘制Kpi随生产层段深度的曲线图，即得到拟渗透系数的分布图；步骤5：根据自然伽马测井资料，通过式⑤计算沿生产层段的拟砂粒运移系数，式⑤中，KSi为生产层位第i个深度点的拟砂砾运移系数，无量纲；GRi为为生产层位第i个深度点的自然伽马，API；GRmin为纯砂岩的自然伽马，API；GRmax为纯泥岩的自然伽马，API；Fw为含水率，无量纲；以KSi为纵坐标，以生产层段深度为横坐标，绘制KSi随生产层段深度的曲线图，即得到拟砂粒运移系数的分布图；步骤6：根据拟渗透系数、拟砂砾运移系数，通过式⑥、⑦计算砂水协同产出强度系数，Ki＝AKpi+BKsi⑥式⑥中，Ki为生产层位第i个深度点的砂水协同产出强度系数，无量纲；A为水平井出水权重系数，无量纲，体现了水平井出水能力；B为水平井出砂权重系数，无量纲，体现了水平井出砂能力；系数A、B满足：A+B＝1⑦A、B取值根据储层总体的声波时差测井资料Δtv综合判断：当Δtv<312μs/m时，A＝0.8，B＝0.2；当312μs/m≤Δtv≤345μs/m时，A＝0.5，B＝0.5；当Δtv>345μs/m时，A＝0.2，B＝0.8；以Ki为纵坐标，以生产层段深度为横坐标，绘制Ki随生产层段深度的曲线图，即得到出砂出水剖面图。本专利技术的技术方案还有：在步骤4中，a＝0.3。相对于现有技术，本专利技术水平井出砂出水剖面预测方法的有益效果为：本专利技术提供的水平井出砂出水剖面预测方法，根据容易获取的电阻率测井资料、自然电位测井资料、自然伽马测井资料及声波时差测井资料，对生产层段出砂出水相关性进行了综合分析，能够用于识别非均质生产层段中的高速入流及出砂位置和区域长度，明确进行控砂控水作业的重点设计目标位置，为砂水协同控制设计提供参考，无需昂贵的井下测试作业。本专利技术还提供了一种防砂控水筛管优化设计方法，包括以下步骤：步骤1：以10m为单元将水平井水平段划分为多个层段单元，根据权利要求1或2所述的出砂出水剖面图，对各层段单元的风险等级进行评价：对于K≥0.4的层段单元，评价为出砂出水高风险区；对于0.4＞K≥0.3的层段单元，评价为出砂出水中风险区；对于K＜0.3的层段单元，评价为出砂出水低风险区；K为砂水协同产出强度系数；步骤2：设计防砂控水筛管，所述防砂控水筛管包括基管、节流控制器、挡砂介质和护罩，所述挡砂介质同轴套设于基管的外部并形成环空，所述护罩同轴套设于挡砂介质外部；所述环空内设有控水单元，所述控水单元包括安装孔组和导流板组，所述安装孔组包括三个沿基管周向均设在基管上的安装孔，所述节流控制器可通过安装孔与基管的内部连通，所述安装孔也可通过堵头封堵，所述导流板组包括三个沿环空周向均设的导流板，所述导流板采用吸水膨胀橡胶材质，所述导流板的截面呈与环空匹配的扇环形；所述防砂控水筛管根据该层段单元内存在的大于2米的最高风险区等级进行设计；在设计使用于出砂出水高风险区的防砂控水筛管中，所述控水单元包括一组控水单元，所述挡砂介质包括X层滤网；在设计使用于出砂出水中风险区的防本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平井出砂出水剖面预测方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：获得目标井的生产层段电阻率测井资料、自然电位测井资料、伽马测井资料、储层总体的声波时差测井资料及含水率生产数据；/n步骤2：根据电阻率测井资料，通过式①、②计算沿生产层段的电阻率系数，/nΔR

【技术特征摘要】
1.一种水平井出砂出水剖面预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获得目标井的生产层段电阻率测井资料、自然电位测井资料、伽马测井资料、储层总体的声波时差测井资料及含水率生产数据；
步骤2：根据电阻率测井资料，通过式①、②计算沿生产层段的电阻率系数，
ΔRi＝R0.45i-R2.5i①



式①、②中，R0.45i为生产层位第i个深度点的0.45m梯度电阻率，Ω˙m；R2.5i为生产层位第i个深度点的2.5m梯度电阻率，Ω˙m；ΔRi为生产层位第i个深度点的电阻率差值；KRi为生产层位第i个深度点的电阻率系数，无量纲；ΔRmin为生产层段中最小电阻率差值；ΔRmax为生产层段中最大电阻率差值；
步骤3：根据自然电位测井资料，通过式③计算沿生产层段的自然电位系数，



式③中，Kspi为生产层位第i个深度点的自然电位系数，无量纲；SPi为生产层位第i个深度点的自然电位，mV；SPmin为生产层段最小自然电位，mV；SPmax为生产层段最大自然电位，mV；
步骤4：根据电阻率系数和自然电位系数，通过式④计算沿生产层段的拟渗透系数，



式④中，Kpi为生产层位第i个深度点的拟渗透系数，无量纲；a为经验回归常数，无量纲，0.2≤a≤0.6；
以Kpi为纵坐标，以生产层段深度为横坐标，绘制Kpi随生产层段深度的曲线图，即得到拟渗透系数的分布图；
步骤5：根据自然伽马测井资料，通过式⑤计算沿生产层段的拟砂粒运移系数，



式⑤中，KSi为生产层位第i个深度点的拟砂砾运移系数，无量纲；GRi为为生产层位第i个深度点的自然伽马，API；GRmin为纯砂岩的自然伽马，API；GRmax为纯泥岩的自然伽马，API；Fw为含水率，无量纲；
以KSi为纵坐标，以生产层段深度为横坐标，绘制KSi随生产层段深度的曲线图，即得到拟砂粒运移系数的分布图；
步骤6：根据拟渗透系数、拟砂砾运移系数，通过式⑥、⑦计算砂水协同产出强度系数，
Ki＝AKpi+BKsi⑥
式⑥中，Ki为生产层位第i个深度点的砂水协同产出强度系数，无量纲；A为水平井出水权重系数，无量纲，体现了水平井出水能力；B为水平井出砂权重系数，无量纲，体现了水平井出砂能力；
系数A、B满足：
A+B＝1⑦
A、B取值根据储层总体的声波时差测井资料Δtv综合判断：
当Δtv<312μs/m时，A＝0.8，B＝0.2；
当312μs/m≤Δtv≤345μs/m时，A＝0.5，B＝0.5；
当Δtv>345μs/m时，A＝0.2，B＝0.8；
以Ki为纵坐标，以生产层段深度为横坐标，绘制Ki随生产层段深度的曲线图，即得到出砂出水剖面图。


2.根据权利要求1所述的水平井出砂出水剖面预测方法，其特征在于：在步骤4中，a＝0.3。


3.一种防砂控水筛管优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：以10m为单元将水平井水平段划分为多个层段单元，根据权利要求1或2所述的出砂出水剖面图，对各层段单元的风险等级进行评价：
对于K≥0.4的层段单元，评价为出砂出水高风险区(1)；
对于0.4＞K≥0.3的层段单元，评价为出砂出水中风险区(2)；
对于K＜0.3的层段单元，评价为出砂出水低风险区(3)；
K为砂水协同产出强度系数；
步骤2：设计防砂控水筛管(4)，所述防砂控水筛管(4)包括基管(5)、节流控制器(6)、挡砂介质(7)和护罩(8)，所述挡砂介质(7)同轴套设于基管(5)的外部并形成环空(9)，所述护罩(8)同轴套设于挡砂介质(7)外部；所述环空(9)内设有控水单元，所述控水单元包括安装孔组和导流板组，所述安装孔组包括三个沿基管(5)周向均设在基管(5)上的安装孔(10)，所述节流控制器(6)安装在环空(9)内并且可通过安装孔(10)与基管(5)的内部连通，所述安装孔(10)也可通过堵头(11)封堵，所述导流板组包括三个沿环空(9)周向均设的导流板(12)，所述导流板(12)采用吸水膨胀橡胶材质，所述导流板(12)的截面呈与环空(9)匹配的扇环形；
所述防砂控水筛管(4)根据该层段单元内存在的大于2米的最高风险区等级进行设计；
在设计使用于出砂出水高风险区(1)的防砂控水筛管(4)中，所述控水单元包括一组控水单元，所述挡砂介质(7)包括X层滤网；
在设计使用于出砂出水中风险区(2)的防砂控水筛管(4)中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董长银，王力智，周博，皇凡生，周童，宋洋，王卫阳，
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