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疏松砂岩气藏多层合采气井出砂携砂产能研究

作　者: 邓绍强
导　师: 黄全华；孙雷
学　校: 西南石油大学
专　业: 油气田开发工程
关键词: 疏松砂岩多层合采出砂携砂携液合理配产
分类号: TE358.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

疏松砂岩气藏由于埋藏较浅、岩石胶结性差，并且粘土和杂基含量高，使得这类气藏在开采过程中容易出砂。气井出砂之后会造成井壁破坏、套管破损、地层破坏，同时地层砂的产出对地面设备、油管管线的腐蚀和堵塞将增加开采成本。相反疏松地层如果不采取防砂，允许地层适量出砂，虽然会对生产设备产生一定程度的破坏，但却可以提高气藏的开采速度和开发效益。针对地层出砂和防砂的矛盾结合涩北一号气田实际的情况，提出地层在适量出砂的条件下，进行多层合采，通过井口产量的调节来控制出砂量的多少，从而达到更快速、经济的开发气藏。文章针对涩北一号气田出砂的实际情况，在文献调研的基础之上结合理论研究和实验研究，取得了以下一些成果： (1)结合涩北一号气田的地质特征，深入分析了疏松砂岩地层的出砂机理和出砂影响因素，将出砂机理分为：渗流砂、弱胶结附着颗粒砂和骨架砂；而影响该气藏出砂的因素主要是：地层岩性，压力波动以及气井产水等。 (2)应用岩石破坏准则和有效应力方法分析了地层出砂条件，结合现场的岩心资料，从理论计算、实验测试和现场观测方法得到了涩北一号气田地层出砂的极限生产压差。 (3)利用应力与应变关系，以及地层出砂后物性参数的变化，建立了出砂量理论预测模型，并推导了出砂量与产量和径向应力的关系，并运用实际生产数据对模型进行了检验。 (4)从力学研究的角度推导了地层颗粒悬浮的临界条件，同时对地层出砂之后对地层孔隙度和渗透率的影响进行了研究，在此基础之上采用实验方法和生产实际分析对地层出砂后渗透率和产能变化进行了分析。 (5)针对涩北气藏部分井在出砂情况下进行生产的现状，开展了垂直井筒中的携砂研究，从力学角度建立了井筒中的不同流态下固体颗粒的受力模型，得到了三种不同流态下临界携砂速度计算公式。 (6)针对Turner模型MinLi模型计算的临界携液产量存在的一些缺陷，对垂直井筒中的液滴受力进行了深入分析，建立了井筒中液滴的力学平衡模型，得到了一个新的临界携液产量公式，通过实际分析证明新模型较Turner模型MinLi模型计算出的临界携液产量更合理、准确。 (7)从渗流角度推导了多层合采井口定产条件下的渗流模型，同时提出从出砂极限压差、气井携砂和携液、气井大量见水以及油管冲蚀等方面合理制定气井的产量。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
1.绪论  8-19
  1.1 天然气资源的重要地位  8
  1.2 我国天然气资源的分布  8-9
  1.3 研究的目的及意义  9-10
  1.4 国内外研究现状  10-16
    1.4.1 地层出砂机理研究现状  10-13
    1.4.2 出砂预测研究现状  13-14
    1.4.3 出砂量预测的研究现状  14
    1.4.4 油气井进行携砂生产的研究现状  14-15
    1.4.5 多层合采研究现状  15-16
    1.4.6 气井配产研究现状  16
  1.5 本文的研究研究内容、技术路线、研究成果  16-19
2 涩北一号气田主要地质特征  19-22
  2.1 气田构造特征  19
  2.2 储层分布情况  19
  2.3 储层物性情况  19-20
  2.4 储层孔隙及岩性特征  20-21
  2.5 本章小结  21-22
3 地层出砂机理与出砂影响因素  22-30
  3.1 地层出砂机理  22-25
    3.1.1 渗流砂的流动  22
    3.1.2 弱胶结附着颗粒  22
    3.1.3 岩石骨架出砂  22-25
  3.2 地层出砂的影响因素  25-27
    3.2.1 岩石物性的影响  25-26
    3.2.2 地应力和油气藏能量(孔隙压力)的影响  26
    3.2.3 流体性质和流量的影响  26
    3.2.4 地层产水的影响  26-27
    3.2.5 压力波动的影响  27
    3.2.6 射孔的影响  27
  3.3 涩北一号气田主要出砂影响因素  27-29
    3.3.1 岩性影响出砂  27
    3.3.2 地层产水影响出砂  27-28
    3.3.3 井底压力波动影响  28-29
  3.4 本章小结  29-30
4 出砂预测以及极限生产压差  30-49
  4.1 出砂预测  30-33
    4.1.1 岩石破坏准则  30-31
    4.1.2 井壁或者射孔孔道破坏出砂预测  31-33
  4.2 极限生产压差  33-41
    4.2.1 应用莫尔圆分析确定出砂生产压差  33-35
    4.2.2 地层岩石强度计算  35-36
    4.2.3 室内岩样出砂实验分析  36-38
    4.2.4 出砂现场观测  38-41
  4.3 出砂量预测  41-46
    4.3.1.地层出砂半径的预测  41-44
    4.3.2 出砂量与流体流量关系  44-45
    4.3.3.径向应力与出砂量关系  45-46
  4.4 计算实例  46-48
  4.5 本章小结  48-49
5 出砂对地层的影响  49-60
  5.1 固体颗粒在地层中的运移  49-52
    5.1.1 固体颗粒在流体中的受力分析  49-51
    5.1.2 颗粒悬浮临界流速计算  51-52
    5.1.3 不同形状颗粒的悬浮临界流速  52
  5.2 出砂对地层孔隙度的影响  52-53
  5.3 出砂对地层渗透率的影响  53-54
  5.4 出砂地层速敏实验研究  54-57
  5.5 出砂对地层产能的影响  57-59
  5.6 本章小结  59-60
6 气体携砂和携液模型  60-78
  6.1 携砂模型  60-73
    6.1.1 固体颗粒受力分析  60-61
    6.1.2 不同流态下固体颗粒所受表面力分析  61-63
    6.1.3 固体颗粒综合受力模型建立  63-64
    6.1.4 气体相关参数的确定  64-65
    6.1.5 井筒压力梯度计算  65-67
    6.1.6 不同形状颗粒阻力系数的确定  67-68
    6.1.7 井筒中固体浓度的分布  68
    6.1.8 流体运送固体颗粒的临界固体流量  68-69
    6.1.9 气体携固体敏感性分析  69-72
    6.1.10 实例计算  72-73
  6.2 井筒携液模型  73-77
    6.2.1 井筒携液新模型  74-76
    6.2.2 实例计算  76-77
  6.3 本章小结  77-78
7 多层合采气井合理配产  78-96
  7.1 井口定产条件下的不稳定渗流数学模型  79-81
    7.1.1 无量纲参数定义  79-80
    7.1.2 模型求解  80-81
  7.2 气井合理配产原则  81-82
  7.3 涩北一号气田配产考虑因素  82-86
    7.3.1 出砂临界产量  82-83
    7.3.2 携砂和携液临界产量  83
    7.3.3 气井大量产水临界生产压差  83-85
    7.3.4 油管冲蚀极限产量  85-86
  7.4 多层合采层间倒灌  86-87
  7.5 实例分析  87-95
  7.6 本章小结  95-96
8 气井清砂  96-102
  8.1 放喷带砂  96
  8.2 清水冲砂  96-97
  8.3 机械捞砂  97-98
  8.4 气体冲砂  98-99
  8.5 气井冲砂注气量的确定  99-101
  8.6 本章小节  101-102
结论与建议  102-104
致谢  104-105
参考文献  105-109

疏松砂岩气藏多层合采气井出砂携砂产能研究

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