CN116894572B - 一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法，属于油气田开发领域；它解决超深油气井生产过程中未能合理配产，导致生产井受超高有效应力影响岩崩出砂，造成气井损伤的问题；其技术方案是：通过实验测试岩石样品在各个有效应力下突然失压后岩崩出砂情况，从而获取各个有效应力下岩崩出砂的实验压差；结合实验岩石样品长度，根据岩崩出砂的压差，计算每个有效应力下岩石样品岩崩出砂的压力梯度；取实际油气藏物性数据，根据生产井产量计算公式，计算岩崩出砂的压力梯度对应的临界产量，绘制有效应力与临界产量图版，根据有效应力完成生产井合理配产。本发明实际应用效果较好，计算结果可靠，可推广性强。

Description

一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法
技术领域
本发明涉及一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法，属于油气田开发领域。
背景技术
随着油气田开发技术的不断进步，深层及超深层油气藏的开发力度不断加大，深井及超深井的投入规模不断增加，因此超深井的合理配产成为了油气田开发方式制定的重点。超深井上覆地层压力大，配产越大，井周有效应力越高，岩石在高有效应力作用下崩坏后出砂使得油气井报废风险越大，考虑岩崩后出砂，完成超深气井的合理配产，避免油气井提前报废，是实现超深层油气藏开发的基础。
经过广泛的调研，专利号为CN202310049842.5的《一种致密气储层供气能力的计算与评价方法》通过岩心实验结果拟合，建立多物理场供气计算模型，评价气井供气能力，仅考虑供气能力范围，进行了合理配产；专利号为CN202111605136.1的《一种裂缝性砂岩储层临界出砂生产压差预测方法及系统》建立了全井剖面地质力学模型，开展了出砂模型预测，获得了随地层压力减小的临界出砂压差变化情况，单井合理配产依赖于建模精度。
总体来说，目前油气井合理配产的方法较多，但都有各自的局限性，涉及超深井合理配产的方法较少，且都未考虑超深井在高有效应力作用下岩崩后出砂的情况，需要一种考虑超深井高有效应力特点，使用方便，且精度较高的合理配产方法。
发明内容
本发明目的是：为了解决现今超深井未合理配产导致岩崩出砂的问题，本发明采用实验与理论结合的手段，获取岩石样品在不同有效应力下的岩崩出砂压力梯度，再结合生产井产量计算公式，计算岩崩出砂压力梯度对应的临界产量，从而建立有效应力与临界产量的关系图版，可根据有效应力快速完成考虑岩崩后出砂的合理配产，计算简便，可推广性强。
为实现上述目的，本发明提供了一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法，该方法包括下列步骤：
第一，开展不同有效应力下的超深井岩石样品的岩崩出砂实验，获取各个有效应力下岩崩出砂的实验压差；
第二，测量实验岩石样品长度，计算每个有效应力下岩石样品岩崩出砂的压力梯度；
第三，取实际油气藏物性参数，根据生产井产量计算公式，计算岩崩出砂的压力梯度对应的临界产量；
第四，根据有效应力与临界产量的对应关系，绘制有效应力与临界产量图版，根据图版，在当前有效应力下，使得配产低于岩崩出砂的临界产量，完成生产井合理配产。
上述一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法中，所述获取各个有效应力下岩崩出砂的实验压差步骤为，
第一，利用高温高压岩心驱替装置，模拟储层环境，在围压一定的情况下，设置进口压力，根据有效应力计算公式，利用围压减去进口压力计算得到该进口压力下的有效应力；
第二，在该有效应力环境下，瞬间改变驱替装置出口压力，进行岩崩实验，然后取出岩石样品，观察岩石样品岩崩出砂情况；若不发生岩崩后出砂，则降低出口压力重新进行岩崩实验，直到岩石样品崩坏后出砂，然后进行其他有效应力岩崩出砂实验，若发生岩崩后出砂，记录下该岩崩发生时进出口的压差及对应的有效应力，继续测试其他有效应力下，岩崩出砂的实验压差。
上述一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法中，所述计算每个有效应力下岩石样品岩崩出砂的压力梯度步骤为，测量实验岩石样品长度，利用岩崩出砂时岩石样品进出口两端的压差，除以岩石样品的长度，计算每个有效应力下岩石样品岩崩出砂的压力梯度。
上述一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法中，所述计算岩崩出砂的压力梯度对应的临界产量步骤为，
第一，生产井产量计算公式为，，其中q sc为生产井产量，单位为m3/d；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；p wf为井底流压，单位为MPa；T为储层温度，单位为k；μ为流体平均粘度，单位为mPa·s，Z为流体平均偏差系数，单位为无量纲量；r w为井半径，单位为m；r e井到外边界距离，单位为m；
第二，压力梯度与压力平方的关系式为，，其中l为压力梯度，单位MPa/m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；p wf为井底流压，单位为MPa；r w为井半径，单位为m；r e井到外边界距离，单位为m；
第三，联立生产井产量计算公式与压力梯度与压力平方的关系式可以得到，，即可通过岩崩出砂压力梯度及地层参数计算生产井临界产量，其中q sc为生产井产量，单位为m3/d；l为压力梯度，单位MPa/m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；r w为井半径，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；T为储层温度，单位为k；μ为流体平均粘度，单位为mPa·s；Z为流体平均偏差系数，单位为无量纲量；
上述一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法中，所述完成生产井合理配产步骤为，根据有效应力与临界产量的对应关系，绘制横坐标为有效应力纵坐标为临界产量的关系曲线图版，根据图版，在当前有效应力下，使得配产低于岩崩出砂的临界产量，完成生产井合理配产。
上述一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法中，所述实际油气藏物性参数为，储层外边界压力、储层渗透率、储层厚度、储层温度、流体平均粘度、流体平均偏差系数以及井半径。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）理论结合实际，计算结果更加精确可靠；（2）计算过程简单，使用方便；（3）可推广性强。
附图说明
在附图中：
图1是本方法技术路线图；
图2是某超深井有效应力与临界产量图版。
实施方式
下面结合实施方式和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供了一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法，图1为本方法的技术路线图，该方法包括下列步骤：
第一，开展不同有效应力下的超深井岩石样品的岩崩出砂实验，获取各个有效应力下岩崩出砂的实验压差；
第二，测量实验岩石样品长度，计算每个有效应力下岩石样品岩崩出砂的压力梯度；
第三，取实际油气藏物性参数，根据生产井产量计算公式，计算岩崩出砂的压力梯度对应的临界产量；
第四，根据有效应力与临界产量的对应关系，绘制有效应力与临界产量图版，根据图版，在当前有效应力下，使得配产低于岩崩出砂的临界产量，完成生产井合理配产。
进一步的，所述获取各个有效应力下岩崩出砂的实验压差步骤为，
第一，利用高温高压岩心驱替装置，模拟储层环境，在围压一定的情况下，设置进口压力，根据有效应力计算公式，利用围压减去进口压力计算得到该进口压力下的有效应力；
第二，在该有效应力环境下，瞬间改变驱替装置出口压力，进行岩崩实验，然后取出岩石样品，观察岩石样品岩崩出砂情况；若不发生岩崩后出砂，则降低出口压力重新进行岩崩实验，直到岩石样品崩坏后出砂，然后进行其他有效应力岩崩出砂实验，若发生岩崩后出砂，记录下该岩崩发生时进出口的压差及对应的有效应力，继续测试其他有效应力下，岩崩出砂的实验压差。
进一步的，所述计算每个有效应力下岩石样品岩崩出砂的压力梯度步骤为，测量实验岩石样品长度，利用岩崩出砂时岩石样品进出口两端的压差，除以岩石样品的长度，计算每个有效应力下岩石样品岩崩出砂的压力梯度。
进一步的，所述计算岩崩出砂的压力梯度对应的临界产量步骤为，
第一，生产井产量计算公式为，，其中q sc为生产井产量，单位为m3/d；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；p wf为井底流压，单位为MPa；T为储层温度，单位为k；μ为流体平均粘度，单位为mPa·s，Z为流体平均偏差系数，单位为无量纲量；r w为井半径，单位为m；r e井到外边界距离，单位为m；
第二，压力梯度与压力平方的关系式为，，其中l为压力梯度，单位MPa/m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；p wf为井底流压，单位为MPa；r w为井半径，单位为m；r e井到外边界距离，单位为m；
第三，联立生产井产量计算公式与压力梯度与压力平方的关系式可以得到，，即可通过岩崩出砂压力梯度及地层参数计算生产井临界产量，其中q sc为生产井产量，单位为m3/d；l为压力梯度，单位MPa/m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；r w为井半径，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；T为储层温度，单位为k；μ为流体平均粘度，单位为mPa·s；Z为流体平均偏差系数，单位为无量纲量。
进一步的，所述完成生产井合理配产步骤为，根据有效应力与临界产量的对应关系，绘制横坐标为有效应力纵坐标为临界产量的关系曲线图版，根据图版，在当前有效应力下，使得配产低于岩崩出砂的临界产量，完成生产井合理配产。
进一步的，所述实际油气藏物性参数为，储层外边界压力、储层渗透率、储层厚度、储层温度、流体平均粘度、流体平均偏差系数以及井半径。
以国内某超深气井为例，该井井深为8600m，气井上覆地层压力为185MPa，原始地层压力为135MPa，使用该井岩石样品进行有效应力为50MPa、70MPa以及90MPa下的岩崩出砂实验，实验结果如下。
岩心长度为0.03m，计算有效应力为50MPa、70MPa以及90MPa岩崩出砂压力梯度分别为1166.7MPa/m、833.3MPa/m以及500.0MPa/m，结合实际气藏参数计算各个压力梯度对应的临界产量结果如下。
绘制有效应力与临界产量图版，如图2所示，该井持续生产后，目前的地层压力为125MPa，有效应力60MPa，根据图2，该有效应力下岩崩出砂的临界产量为88万方/天，因此气井当前合理配产范围为0~88万方/天。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）理论结合实际，计算结果更加精确可靠；（2）计算过程简单，使用方便；（3）可推广性强。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S100，开展不同有效应力下的超深井岩石样品的岩崩出砂实验，获取各个有效应力下岩崩出砂的实验压差的步骤为，
S101，利用高温高压岩心驱替装置，模拟储层环境，在围压一定的情况下，设置进口压力，根据有效应力计算公式，利用围压减去进口压力计算得到该进口压力下的有效应力；
S102，在该有效应力环境下，瞬间改变驱替装置出口压力，进行岩崩实验，然后取出岩石样品，观察岩石样品岩崩出砂情况；若不发生岩崩后出砂，则降低出口压力重新进行岩崩实验，直到岩石样品崩坏后出砂，然后进行其他有效应力岩崩出砂实验，若发生岩崩后出砂，记录下该岩崩发生时进出口的压差及对应的有效应力，继续测试其他有效应力下，岩崩出砂的实验压差；
S200，测量实验岩石样品长度，利用岩崩出砂时岩石样品进出口两端的压差，除以岩石样品的长度，计算每个有效应力下岩石样品岩崩出砂的压力梯度；
S300，取实际油气藏物性参数，根据生产井产量计算公式，计算岩崩出砂的压力梯度对应的临界产量的步骤为，
S301，生产井产量计算公式为，，其中q sc为生产井产量，单位为m3/d；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；p wf为井底流压，单位为MPa；T为储层温度，单位为k；μ为流体平均粘度，单位为mPa·s；Z为流体平均偏差系数，单位为无量纲量；r w为井半径，单位为m；r e井到外边界距离，单位为m；
S302，压力梯度与压力平方的关系式为，，其中l为压力梯度，单位MPa/m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；p wf为井底流压，单位为MPa；r w为井半径，单位为m；r e井到外边界距离，单位为m；
S303，联立生产井产量计算公式与压力梯度与压力平方的关系式可以得到，，即可通过岩崩出砂压力梯度及地层参数计算生产井临界产量，其中q sc为生产井产量，单位为m3/d；l为压力梯度，单位MPa/m；p e为储层外边界压力，单位为MPa；r w为井半径，单位为m；K为储层渗透率，单位为mD；h为储层厚度，单位为m；T为储层温度，单位为k；μ为流体平均粘度，单位为mPa·s；Z为流体平均偏差系数，单位为无量纲量；
S400，根据有效应力与临界产量的对应关系，绘制有效应力与临界产量图版，根据图版，在当前有效应力下，使得配产低于岩崩出砂的临界产量，完成生产井合理配产。
2.根据权利要求1所述的一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法，其特征在于：所述的实际油气藏物性参数为，储层外边界压力、储层渗透率、储层厚度、储层温度、流体平均粘度、流体平均偏差系数以及井半径。
3.根据权利要求1所述的一种超深井考虑岩崩后出砂的合理配产方法，其特征在于：所述的有效应力与临界产量图版为，横坐标为有效应力，纵坐标为临界产量的关系曲线图。
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