《P油田出砂规律及防砂对策研究报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《P油田出砂规律及防砂对策研究报告（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1Palogue油田出砂规律及防砂对策研究一、Palogue 油田概述根据对苏丹 Palogue 油田的地质及 FDP研究，现将该油田的基本情况和数据整理如下，并作为本课题研究的基础。油田面积: 27.25 Km 2（P2, Y+S 层） ；地质储量：2234 MMB (P1), 233.5 MMB(P2)；主力油层：Yabus ， 层 和 Samaa, 层,属于第三系古新世；油藏类型：YabusSamaa为边水油藏（有断层分割） ，Samaa为巨大水体的底水油藏；构造剖面：从 Fal-2井向东、向西逐渐变低，且西翼倾角更缓，向西南和向北逐渐变低，且南翼更缓，地层倾角 6 12；沉积相：Yab
2、us 为蛇状河，Samaa 为辫状河；井网/井距：正方形井网（2 套） ，800800 m, Yabus:垂直井； Samaa：水平井；开发井数：81 口（其中直井 77口，水平井 4口） ；开发方式：初期 衰竭式开采，1.5 年后注水开发；初期单井配产：Yabus : 2800 bopd, Samaa :1200 bopd；采油指数 Yabus:0.404 bopd/psi/m, Samaa :0.18 bopd/psi/m；合理生产压差 Ya ：1.17 MPa, Sa : 1.58 MPa；临界生产压差 Ya : 1.38 MPa，Sa : 2.0 MPa；完井方式: Yabus 直井，
3、7in 套管射孔完成；Samaa 水平井，割缝衬管完成（7in） ；射孔及割缝参数：孔密 16孔/m，孔径（912）mm, 孔深 500mm，相位角 90度，127 枪，SDP43RDX-5-127弹，右螺旋线布孔；射孔液（2%3%）KCl,射孔负压差2.0MPa 割缝缝宽：(0.5-0.7)mm.（水平井） 。21.1油藏地质特性 平均埋藏深度：11001400m，(油中深 1300 m)； 油层有效厚度：自下而上，油层变薄、物性变差，平面连通性变差。厚度范围（43.2144.3）m，平均厚度：53.7m( pal断块)，61.0m(Fal断块)； 原始地层压力(MPa)：12.251300
4、m(压力系数 0.955 MPa/100m)，Y和 S层属于同一压力体系； 地层温度（）：85.4/1300m (地温梯度：6.9/100m)； 油层物性 ：平均孔隙度 25%30%；空气渗透率：(1001000) md ；1.2、储层岩性特征 岩性及粘土矿组成：细-粗石英砂岩（石英含量 60.096.3） ；长石(0.3%-10.3%)，粘土矿(2.3%-17.3%)，其中，高岭石占(0.5%-9.5%)；钙质胶结物 (0.6%)；砂岩基质密度：2.65g/cm 3；泥岩密度：2.50 g/cm3； 孔喉直径：（3.0725.63）m,平均 12.17m,孔喉分选系数16.64； 粒度中值（
5、d 50）:(0.20.5)mm，正韵律，分选中到好；d 10 ：0.80 mm，d 10/d95、d 40/d90、d 10/d95均10 ,且 d40/d905 ； 油层敏感性试验：弱水敏（V c=1.01.5cm 3/min） ，弱体积速度敏；中等程度碱敏（K = 37.553.9） ； 岩石压缩系数 (psi -1)：(9.5435.77)10 -61.3、储层流体物性1.3.1、原油物性 最低含油饱和度：So = 45%；最大含水饱和度：Sw = 55%； 润湿性：中等程度水湿； 密度( 20,0.1Mpa ) Ya : 0.8522g/cm 3 ,Sa ：0.8973 g/cm 3
6、； 地层温度下脱气油粘度 Ya：31.1 mpa.s，Sa:183.8 mpa.s ；3 粘温敏感性：低于 43时，粘温敏感性好，高于 43后，粘度与温度成指数关系变化； 地面脱气油密度 Ya：23.2（API） ，Sa：18.4（API） ； 倾点 tp () Ya: 42.1, Sa: 30.9； 泡点 Pb（饱和压力）：Ya：2.82 Mpa, Sa：3.16 Mpa； 溶解气油比（GOR）Ya:16.0m 3/m3, Sa:14.6 m3/m3； 原油体积系数：Ya:1.084 m 3/m3 ，Sa:1.077 m 3/m3； 含蜡量：12.1%（摩尔重量百分数） ； 胶质含量：23.
7、5%（摩尔重量百分数） ； 原油压缩系数：Ya:6.3910 -6psi-1, Sa:6.1110-6psi-1 1.3.2、地层水物性分析 密度 1.008g/cm3 ； 总矿化度 10140 mg/L； 水型 NaHCO3；粘度 0.368 mpa.s二、出砂机理及出砂预测研究影响地层出砂的主要因素可分为两大类，即地质因素、开采和完井因素。第一类因素由地层和油藏性质决定（包括构造应力、沉积相、岩石颗粒大小、形状、岩矿组成，胶结物及胶结程度、流体类型及性质等） ，这是先天形成的，但在开发过程中，会随生产条件的改变而改变，对岩石和流体产生不同程度的影响，从而改善或恶化出砂程度；第二类因素主要是
8、指生产条件改变对出砂的直接影响，很多是可以人为控制的，包括油层压力及生产压差，液流速度，多相流动及相对渗透率，毛细管作用，弹孔及地层损害，含水变化，生产作业及射孔工艺条件等。通过寻找这些因素与出砂之间的内在关系，可以有效地创造良好的生产条件来避免或减缓出砂。地层砂可分为两种，即骨架砂和充填砂。骨架砂一般为大颗粒的砂粒，主要成分为石英和长石等，充填砂是环绕在骨架砂周围的微细颗粒，主要成份为粘土矿物。在未打开油层之前，地层内部应力系统是平衡的；打开油层后，近井地带地层应力平衡状态被破坏，当岩石颗粒4承受的应力超过岩石自身的抗剪或抗压强度，地层或者变形或者发生坍塌在地层流体产出时，地层砂就会被携带进
9、入井底，造成出砂。2.1、出砂机理研究砂岩储层的稳定是靠上覆岩层重力造成的压力、毛细管粘合力和颗粒胶结作用而实现的。当油气产量超过某一界限后，会引起出砂。这与流体的拖拽力或摩擦力使颗粒移动有关，这种作用因下列因素的存在而加强：产量增加和流体粘度的提高；出水使砂粒间的胶结物溶解或分散，造成地层胶结强度降低；含水饱和度的增加使毛细管力降低；并引起油相渗透率的降低，对于给定的采油强度，使生产压差增大；流体类型从纯油变为油水两相流，引起颗粒表面润湿性变化使粘聚力降低引起微粒运移；随着地层压力的下降，油层不断枯竭和上覆岩层应力和压实力的增加将导致颗粒间的胶结破坏。引起地层出砂的原因很多：地层未完全胶结、
10、油气产量太高、突然出水、油层枯竭造成的下沉不适当的完井作业。完全未胶结的地层随着油气产出，大量砂子会带进井筒。对于其他的油层，如果限制产量可以实现无砂生产，但成岩较差的产层当总液量日益增加时产生的应力会超过把砂粒胶结在一起的微弱的胶结力。图 2-1 产 生 孔 穴 壁 的 拉 伸 破 坏5此外，粘土矿物和粉细砂胶结不良的疏松砂岩开始出水时，会受到水侵的严重影响，使胶结强度变低或破坏，使地层出砂流入井筒。油层压力下降可以引起上覆岩层下沉，压碎胶结差的油层而导致出砂。不适当的完井作业如滥用酸化增产措施，使某些弱胶结的产层少量的钙质胶结物被酸溶蚀而引起出砂；猛烈的抽汲或油、气井产量突然增加都会对成岩
11、较差的产层造成过大应力而出砂；一开井就达到最大产量能引起某些油井及近井地层迅速水淹，容易引发原来长期无砂生产的油井过早出砂。目前 Palogue 油田在开发早期油藏评价阶段的测试和试采过程中，已发现部分井层有出砂现象，从资料中目前还没有查到有关地层产出砂的各项参数。由于只有部分油井出砂，因此初步判断出砂的机理有三种可能：2.1.1.剪切破坏机理射孔完井是最普遍的不完善完井方式，射孔使弹孔周围往外的岩石依次可分为颗粒压碎区、岩石重塑区、塑形受损区及变化较小的未受损区(图 2-1)。紧靠弹孔周围的岩石受到剧烈振动被压碎，部分水泥环也受到松动损害。从力学角度分析，这种条件下的力学机理是近井地层岩石所
12、受的剪应力超过了岩石固有的抗剪切强度。形成剪切破坏的主要因素是油藏压力的衰减或生产压差过大，如果油藏能量得不到及时补充或注水效果差，或生产压差超过岩石的强度，都会造成地层的应力平衡失稳，形成剪切破坏。离井筒或射孔孔眼的距离不同，产生破坏的程度也不同。2.1.2.拉伸破坏机理图 2-2 固 相 颗 粒 产 出 的 微 观 模 型6由于在开采过程中，流体由油藏渗流至井筒，沿程与地层颗粒产生摩擦，流速越大，摩擦力越大，施加在岩石颗粒表面的拖拽力也越大，即岩石颗粒前后的压力梯度越大而最后造成拉伸破坏（图 21） 。流体对岩石的拉伸破坏在炮眼周围非常明显。由于过流面积缩小，流体在炮眼周围形成汇聚流，流速
13、远远大于地层内部。另外，近井地带因压力较低，流体易脱气使粘度增大，对岩石颗粒的拖曳力也会增加。在正常生产过程中，剪切和拉伸两种破坏机理将同时起作用且相互影响，剪切破坏的地层会对流体的拖曳力更加敏感。在目前情况下，地层的出砂现象以拉伸破坏机理为主。2.1.3.微粒运移机理在疏松砂岩油藏中，地层内部存在着大量的自由微粒，在流动液体的拖曳力作用下，自由微粒会在地层内部运移直至流入井筒造成出砂。如果这些微粒被地层孔喉阻挡，会使流体局部渗流阻力增大，进一步增大了流体对岩石的拖拽力，使未被阻挡的更细的微粒随流体进入井筒造成出砂。油层充填砂受力分析如图 2-3所示。设充填砂半径 R、组成岩石的骨架砂粒半径为
14、 RS、多孔介质孔道中的流速 VS。充填砂在运动方向所受的推力为 Fx、和与运动方向垂直的升力为 Fz，它们统称为水动力；砂粒本身重力为 FG。任何两个颗微粒之间、微粒与孔壁之间，总存在着相互吸引力，即范德华力 FA。处于多孔介质孔道中的充填砂，当流体的速度不断增加时，则砂粒受到的流体冲刷力会越来越大，当达到某一流速时，水动力与双电层斥力就会克服各种阻力，推动砂粒在孔道中随流体运动，大砂粒砂会在孔道喉处聚集形成堵塞，降低渗透率、小砂粒则会通过孔喉，继续进入油井，引起出砂。表 2-1 不同粒径对门限速度的影响上表是有关学者进行的室内实验的结果，可以看出，R 越大，则 VS越小，图 2-3 充填砂
15、受力分析7即颗粒越大，所受到的水动力越大，使砂粒越容易起动。因此油层中若大颗粒砂比例越高，越容易引起出砂。Y abus 储 层 与 Samaa储 层 的 地 层 砂 粒 度 中 值 为d50=0.2 0.5mm， 由 上 表 可 以 看 出 ， 当 时 ， 地 层 中 的 自 由scmVs/102.43微 粒 即 会 启 动 而 造 成 油 井 出 砂 。表 2=2 不同孔隙度对门限速度的影响这是另一个室内实验结果。从表中可以看出：当油层孔隙度 越大，则门限速度就越大。其原因是，当油层 增大时，说明油层中的孔道变多或变大，即在表观速度相同的条件下，则流体的真实流速变小、即颗粒受到的水动力减小、
16、故砂粒不易起动。对 Palogue 油田，孔隙度介于 25%30%之间，可见砂粒的启动速度为（2.614.11）10 -2cm/s。三、出砂预测研究油井出砂通常是由于井底附近地带岩石结构遭受破坏而引起的，其中弱胶结或中等胶结的砂岩油层的出砂现象较为普遍。这类岩石胶结性差，强度低。在较大的生产压差或压力波动的影响下，造成岩石结构的剪切破坏或疲劳破坏而出砂。油层出砂与油藏深度、地层压力、地层温度、地层胶结状态以及地层流体种类/物性、相态、流速等有密切关系。从力学角度分析油层出砂主要考虑两个方面，即剪切破坏机理和拉伸破坏机理。前者为炮眼周围应力的作用结果，与生产压差有直接关系；后者为流体作用于地层颗粒的拖拽力所致，与过高的开采速度即过大的流体速度有关。这个因素相互作用，相互影响。除此之外，还有微粒运移机理，会导致地层
