春風(fēng)油田排601及排612區(qū)塊出砂預(yù)測(cè)研究

王 東，趙益忠，郭黎明，馬 丁，時(shí)培正

(1.勝利油田采油工藝研究院，山東 東營(yíng) 257000;2.中海油股份有限公司，廣東 深圳 518000)

1 出砂預(yù)測(cè)基本理論

目前，常用出砂預(yù)測(cè)模型主要包括聲波時(shí)差法、地層孔隙度法、出砂指數(shù)法和斯倫貝謝比法.國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)上述方法開展了一系列研究［1-4］，發(fā)展了一系列預(yù)測(cè)模型.

1.1 出砂指數(shù)預(yù)測(cè)模型

出砂指數(shù)法是利用測(cè)井資料中的聲速及密度等有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)，采用組合模量法計(jì)算地層的出砂指數(shù)進(jìn)而進(jìn)行出砂預(yù)測(cè)的一種方法.地層的巖石強(qiáng)度與巖石的剪切模量G、體積模量K有良好的相關(guān)性，且均為測(cè)井資料中聲波、密度、井徑、泥質(zhì)含量等參數(shù)的函數(shù).出砂指數(shù)與巖石組合模量關(guān)系如下，也可根據(jù)巖石密度和聲波時(shí)差直接計(jì)算:

上式中，B為出砂指數(shù)，單位為MPa;K為巖石體積彈性模量，單位為MPa;G為巖石切變彈性模量，單位為MPa;ρr為地層巖石體積密度，單位為g/cm3;Δ tv為巖石縱波時(shí)差，單位為μs/m.

出砂指數(shù)越小，表明巖石強(qiáng)度越低，地層越容易出砂.其判斷標(biāo)準(zhǔn)為:(a)當(dāng)B≥2×104MPa時(shí)，正常生產(chǎn)油氣井不出砂;(b)當(dāng)1.4×104MPa≤B≤2×104MPa時(shí)，油層輕微出砂;(c)當(dāng)B≤1.4×104MPa時(shí)，油層嚴(yán)重出砂.

1.2 斯倫貝謝比預(yù)測(cè)模型

斯倫貝謝比法是通過計(jì)算巖石斯倫貝謝比來判斷地層出砂可能性的預(yù)測(cè)方法.斯倫貝謝比等于巖石剪切彈性模量與體積彈性模量的乘積，或直接根據(jù)測(cè)井資料計(jì)算得到:

式中，R為斯倫貝謝比，單位為MPa2;μ為巖石泊松比，無因次.

R值越大，巖石強(qiáng)度越大，穩(wěn)定性越好，不易出砂.石油勘探開發(fā)研究院研究認(rèn)為:當(dāng)R＜5.9×107MPa2時(shí)，油氣層出砂，否則不出砂.斯倫貝謝公司對(duì)墨西哥灣進(jìn)行大量試驗(yàn)研究后提出:R值大于3.8×107MPa2時(shí)油氣井不出砂，而小于3.3×107MPa2時(shí)有可能出砂.

2 勝利油田新春排601-20區(qū)塊出砂預(yù)測(cè)

2.1 區(qū)塊油藏特征

春風(fēng)油田構(gòu)造位置位于車排子凸起的東北部，區(qū)域構(gòu)造上屬于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起的次一級(jí)構(gòu)造單元，排601-20塊位于春風(fēng)油田東部，西鄰排601塊.

排601-20塊K1tg1與K1tg2砂體隔層厚度一般在4～8 m，平均6.6 m.該塊K1tg儲(chǔ)層巖性主要為褐黑色富含油粉、細(xì)砂巖，灰色灰質(zhì)細(xì)砂巖，棕灰色砂泥質(zhì)充填礫巖，如圖1所示.石英含量69.2﹪，長(zhǎng)石含量19.5﹪，成巖作用弱，膠結(jié)疏松.

K1tg1儲(chǔ)層孔隙度平均為36.7﹪，滲透率平均為3 717×10-3μm2;K1tg2儲(chǔ)層孔隙度平均為34.0﹪，滲透率平均為3 109×10-3μm2，屬高孔、高滲儲(chǔ)層.其中，K1tg1儲(chǔ)層粒度中值0.231 mm，K1tg2儲(chǔ)層粒度中值0.375 mm，分選中等.

圖1 排601-20區(qū)塊儲(chǔ)層巖心

通過該區(qū)塊K1tg儲(chǔ)層物性可看出，該層段儲(chǔ)層高孔高滲，膠結(jié)疏松，存在出砂可能性，因此采用本研究出砂預(yù)測(cè)模型對(duì)其進(jìn)行開發(fā)初期出砂預(yù)測(cè)研究.

2.2 典型井例出砂預(yù)測(cè)

以排601-斜449井為例.該井儲(chǔ)層段測(cè)井曲線如圖2所示，可知:該井3號(hào)層位縱波時(shí)差介于160～180 μs/ft，計(jì)算其出砂指數(shù)介于0.57 ～0.73×104MPa，4號(hào)層位縱波時(shí)差介于130～160 μs/ft，計(jì)算出砂指數(shù)介于0.72 ～1.10 ×104MPa，上下兩個(gè)層位的出砂指數(shù)均小于1.4×104MPa，開發(fā)初期油層嚴(yán)重出砂，應(yīng)采取防砂完井.另外，4號(hào)儲(chǔ)層出砂指數(shù)比3號(hào)儲(chǔ)層更大，反映了其膠結(jié)程度更強(qiáng)，出砂嚴(yán)重程度要小于3號(hào)儲(chǔ)層.

圖2 排601-斜449井測(cè)井曲線

2.3 區(qū)塊出砂預(yù)測(cè)總結(jié)

將排601-20區(qū)塊的20口油井的出砂預(yù)測(cè)情況進(jìn)行總結(jié)，表1中列舉了其中10口，分析可知:對(duì)于該區(qū)塊油井來說，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層段開發(fā)初期即嚴(yán)重出砂，因此，開發(fā)初期即應(yīng)該采取防砂措施，該區(qū)塊油井實(shí)際開發(fā)過程中也均采用了防砂措施，說明預(yù)測(cè)與實(shí)際吻合良好.

圖3 排601-20區(qū)塊油井出砂指數(shù)

將該區(qū)塊油井上部及下部?jī)?chǔ)層出砂指數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示，可明顯看出:(1)油井上部及下部?jī)?chǔ)層段出砂指數(shù)均低于嚴(yán)重出砂線，說明開發(fā)初期油井即嚴(yán)重出砂;(2)與上部?jī)?chǔ)層相比，下部?jī)?chǔ)層膠結(jié)強(qiáng)度相對(duì)更高，使得其出砂指數(shù)值更高.

表1 排601-20區(qū)塊出砂預(yù)測(cè)總結(jié)表

3 勝利新春排612區(qū)塊出砂預(yù)測(cè)

3.1 區(qū)塊油藏特征

排612塊位于春風(fēng)油田東北部，排612塊K1tg1與K1tg2砂體隔層厚度一般在1～6 m，平均3.9 m.該塊K1tg1儲(chǔ)層巖性主要為灰色灰質(zhì)細(xì)砂巖、褐黑色富含油細(xì)-中砂巖和棕灰色砂泥質(zhì)充填礫巖，如圖4所示.石英含量平均61.3﹪，長(zhǎng)石平均18.8﹪，成巖作用弱，膠結(jié)疏松，屬高孔、高滲儲(chǔ)層，其中，K1tg1粒度中值0.47 mm，K1tg2粒度中值0.51 mm.

圖4 排612區(qū)塊儲(chǔ)層巖心

該區(qū)塊K1tg儲(chǔ)層高孔高滲，存在出砂可能，因此，對(duì)其進(jìn)行開發(fā)初期出砂預(yù)測(cè).

3.2 典型井例出砂預(yù)測(cè)

以排612-10井為例，其測(cè)井曲線如圖5所示，縱波時(shí)差為150～200 μs/ft，計(jì)算出砂指數(shù)為0.46×104～0.83×104MPa，小于1.40×104MPa.開發(fā)初期即嚴(yán)重出砂，應(yīng)采取防砂措施.

圖5 排612-10井測(cè)井曲線

3.3 區(qū)塊出砂預(yù)測(cè)總結(jié)

將排612區(qū)塊5口油井出砂預(yù)測(cè)情況進(jìn)行總結(jié)，如表2所示，可知:對(duì)于該區(qū)塊油井來說，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層段開發(fā)初期就處于嚴(yán)重出砂狀態(tài)，因此，開發(fā)初期即應(yīng)該采取防砂措施.該區(qū)塊油井實(shí)際開發(fā)過程中也均采用了防砂措施，說明預(yù)測(cè)與實(shí)際吻合良好.

將排612區(qū)塊油井儲(chǔ)層段出砂指數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如圖6所示，可明顯看出:油井儲(chǔ)層段出砂指數(shù)低于嚴(yán)重出砂線，說明開發(fā)初期油井即嚴(yán)重出砂，實(shí)際開發(fā)過程中上述油井在投產(chǎn)初期存在較嚴(yán)重出砂現(xiàn)象，均采取了防砂措施.

圖6 排612區(qū)塊油井出砂指數(shù)

表2 排612區(qū)塊出砂預(yù)測(cè)總結(jié)表

4 結(jié)論

(1)采用出砂指數(shù)模型及斯倫貝謝模型進(jìn)行出砂預(yù)測(cè)分析，研究發(fā)現(xiàn)兩區(qū)塊25口油井在開發(fā)初期即嚴(yán)重出砂.兩區(qū)塊油井實(shí)際開發(fā)過程中也均采用了防砂措施，說明預(yù)測(cè)與實(shí)際吻合良好，有助于生產(chǎn)過程中準(zhǔn)確判斷出砂程度并采取有效的防砂措施.

(2)新春排601區(qū)塊油井上部及下部?jī)?chǔ)層段出砂指數(shù)均低于嚴(yán)重出砂線，與上部?jī)?chǔ)層相比，下部?jī)?chǔ)層膠結(jié)強(qiáng)度相對(duì)更高，使得其出砂指數(shù)值更高.新春排612區(qū)塊油井儲(chǔ)層段出砂指數(shù)也低于嚴(yán)重出砂線.

［1］周林然，盧淵，伊向藝.中國(guó)油井出砂預(yù)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀［J］. 油氣地質(zhì)與采收率，2006，13(2):100-102.

［2］張錦宏.利用聲波測(cè)井資料預(yù)測(cè)油井出砂的問題研究［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25(3):122-123.

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［4］左星，申軍武，李薇，等.油氣井出砂預(yù)測(cè)方法綜述［J］.西部探礦工程，2006，21(12):93-96.