Petrel地质力学高级应用 (四) ：三维出砂分析评价

Kasim

Petrel地质力学模块中的第四项高级应用：三维出砂分析评价(SandProduction Predictor, 简称SPP) 。

在油气藏开发过程中，出砂可能导致地下和地上设备磨蚀破坏， 井底堵塞， 单井产能大幅度降低或丧失，造成重大经济损失。

对于许多潜在出砂的油气藏，如何优化防砂策略及防砂完井是优化油气藏管理的重要方面。在以前，出砂分析仅仅基于单井，使得出砂分析只能在钻井之后才能开展， 同时由于防砂工具的采购需要前置时间，这使得防砂完井更多的是同一油气田采用单一的方式，很难根据不同井的地质力学特征及原场应力进行精细优化。

为了解决这些难题，Petrel地质力学模块提供了三维出砂分析评价（SPP）的功能。基于三维地应力场，SPP支持计算在裸眼井及套管井关井条件下的极限压差，同时也能够计算给定生产压差条件下的极限地层压力。通过与三维地质力学模型的结合，SPP不但能够进行钻前出砂风险预测，而且能够形成全区极限压差和极限地层压力的三维属性。利用三维出砂分析评价成果能够优化油气田井位部署和防砂完井策略，降低出砂风险，提高油气田管理运营质量。

一、刻画地层出砂机理      地层出砂是一个复杂的物理过程，受多种因素综合影响。完整的地层出砂问题研究包括地层岩石的破坏、破碎和运移过程（见下图），影响因素包括生产压差、地层压力、地应力、岩石强度、地层砂粒径、完井方式、射孔方向、孔眼直径、流体流速等等。

                              

斯伦贝谢剑桥研究中心(Schlumberger Cambridge ResearchCenter) 和储层完井技术中心 (Schlumberger Reservoir CompletionTechnology  Center) 的研究人员开展了射孔稳定的敏感性试验，研究了不同应力、流速、射孔大小和方位、粒径、井眼方向对出砂的影响，并根据研究成果建立独特的出砂预测模型。该出砂预测模型极大地促进了出砂模拟软件的技术发展，并成功应用于全球多个地区的一维出砂分析，其可靠性得到广泛验证。现在，该出砂预测模型被拓展到三维模型。

通过理论分析、试验研究和三维地质力学模拟技术的结合，SPP克服了一维模型无法应用于新井钻前预测、无法评价全区出砂风险的局限性。软件的主要输入参数包括：

1) 由三维地质力学模型获取沿设计井轨迹或者全区块的地应力、地层压力、比奥系数、泊松比、岩石强度等参数；

2) 由用户输入井径（裸眼井）或者射孔大小和方位（套管完井）；

3) 如果对新井进行钻前出砂分析，需要用户提供井轨迹；如果是全区块三维出砂分析，需要用户输入钻进方向。

软件的输出成果主要包括两项：

1) 极限生产压差：在给定完井方式和地层压力条件下，能够避免出砂风险的最大生产压差；

2) 极限地层压力：在给定生产压差条件下，能够避免出砂风险的最低地层压力。

二、沿井轨迹进行出砂分析

       SPP能够沿给定井眼轨迹计算极限压差剖面及极限压力剖面。生成的极限压差和极限压力作为两条新的well log存放在对应的井名目录下。与其他测井曲线的操作类似，这两条曲线可以在3Dwindow、Intersectionwindow和Wellsection window等界面进行展示。如下图所示，在3D window中可以直接查看每口井的极限压差剖面和极限压力剖面。

三、全区三维出砂分析        

在给定钻进方向时，SPP能够计算全区三维极限压差体和极限地层压力体，如下图所示。从三维属性体中，可以直观地判断哪些区域容易出砂，哪些区域的允许废弃压力较低。

SPP的另一项应用是完井方式对比评价。如下图，比较裸眼完井和套管完井两种条件下的极限压差体，可以发现套管完井措施将区块的极限压差由15~20MPa提升到30MPa左右。

hkai.gwdc

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usherbb

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