[發明專利]一種超高壓致密裂縫性砂巖氣藏出砂預測方法

在審

• 申請號: 201910637534.8
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110566171A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 蔣貝貝;卓亦然;令永剛;楊乾隆;李宬曉;羅冰;羅軍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種超高壓致密裂縫性砂巖氣藏出砂預測的方法，其特征在于建立一種針對此類氣藏構造應力強、射孔孔眼堵塞、附加壓差大、儲層含裂縫等特殊因素的臨界生產壓差預測方法，主要包括：

(A)通過出砂井的測井數據分析或對巖心進行力學實驗可以獲得儲層巖石力學參數，包括：抗壓強度、彈性模量、泊松比、內聚力、內摩擦角及Biot系數，若目標井進行了酸化改造，則實驗模擬酸化后的巖石強度；

(B)通過測井數據確定垂直主應力、水平最大主應力、水平最小主應力的大小和方向，建立地應力模型；

(C)根據不同數量產氣炮眼下的氣層井底流壓，計算出了儲層產氣孔數與氣井油壓、產量的關系，即通過油壓和產量可計算出儲層的產氣炮眼的數量，在有確定大概效生產孔眼個數的情況下，計算附加壓差；

(D)根據之前計算的巖石力學參數、地應力、地層壓力等數據并考慮孔眼處的附加壓差及儲層裂縫因素，計算儲層氣井臨界生產壓差。

2.根據權利要求1所述的一種超高壓致密裂縫性砂巖氣藏出砂預測的方法，所述步驟A中，選取該井儲層段測井所得的自然伽馬、密度、聲波、電阻率、井徑曲線對目標地層的巖石力學參數進行計算，楊氏模量E的計算公式如(I)所示：

式(I)中，Δt_p為縱波時差，μs/m；Δt_s為橫波時差，μs/m；ρ_b為密度測井值，kg/m³；

動態泊松比計算公式如(II)所示：

抗壓強度計算公式如(III)所示：

S_c＝E[0.008V_sh+0.0045(1-V_sh)] (III)

式(III)中，V_sh為泥質含量，可由自然伽馬曲線估算；

巖石內聚力的計算公式如(IV)所示：

內摩擦角φ_f的計算公式如(V)為：

φ_w＝AC_o+B (V)

式(V)中，A、B均為經驗系數；

若地層酸化，可以通過實驗模擬酸化后的巖石強度，實驗步驟如下：

1)將巖心切割研磨，制成直徑25mm,高50mm的試樣；

2)按照現場酸化所用的配方配置酸液；

3)將配置的試樣，放在酸液中浸泡；

4)分別對酸化和未酸化試樣進行單軸壓縮試驗和剪切試驗；

5)對試驗數據進行處理；

6)計算酸化后的巖石彈性模量、泊松比、內聚力和內摩擦角。

3.根據權利要求1所述的一種超高壓致密裂縫性砂巖氣藏出砂預測的方法，述步驟B中垂直主應力，即上覆地層壓力，一般可由對密度測井曲線積分來確定，若沒有密度測井曲線但有聲波時差曲線的井段，可由聲波曲線提取偽密度曲線，再對偽密度曲線進行積分；對于既無密度也沒有聲波測井曲線的井段，則一般根據已有數據擬合匹配的密度曲線(如指數函數等)，再對密度曲線積分進行確定，計算公式如(VI)所示：

式(VI)中，σ_v為總垂直壓力；D_TV為真垂直深度；g為重力加速度；O為偏移值；ρ_b為體積密度；

水平最小主應力可采用聲波測井直接計算(需要擬合現場實測數據)，也可以通過現場數據獲取單點應力數據(壓裂施工曲線可以得到)后，采用最小主應力與垂直主應力的有效應力比來計算；在一定的深度范圍內，存在一個應力比的常數，沿深度上最小水平主應力、垂向應力滿足比例關系，公式為：

k＝(σ_h-αPp)/(σ_v-αPp) (VII)

式(VII)中，k為有效應力比；σ_h為水平最小主應力，MPa；α為Biot系數；P_p為孔隙壓力，MPa；

某一儲層深度的水平最大主應力σ_H通過應力多邊形進行反演計算可得，然后與垂直主應力可得到最大主應力的有效應力比，便可得到儲層段的最大主應力。

4.根據權利要求1所述的一種超高壓致密裂縫性砂巖氣藏出砂預測的方法，所述步驟D中,儲層段裂縫條件下的臨界井底壓力的計算公式如(VIII)所示：

Δp_w＝{2C₀-ξ[σ_v-2(μ+1.3W)(σ_H-σ_h)cos(2θ)-2ηp₀+K]}[(2η-1)ξ-2tanφ_w]^-1 (VIII)

式(VIII)中，ξ＝(1-tanφ_wcotβ)sin2β；

η＝α(1-2μ)/(2-2μ)

α為比奧系數；a、b為與溫度有關的參數；C₀為巖石內聚力，MPa；β為破裂面的法向與最大主應力的夾角，°；θ為井周角，°；R_w為井眼半徑，m；p₀為地層靜壓，MPa；W為地層含水量；

考慮附加壓差的臨界生產壓差計算公式如(IX)所示：

Δp_c＝p_r-Δp_w-Δp_s (IX)

式(IX)中，Δp_c為臨界生產壓差，MPa；Δp_s為附加壓差，MPa，p_r為地層壓力。