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水平井地应力及出砂预测研究

作　者: 王爱萍
导　师: 董长银
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气田开发工程
关键词: 水平井地应力分布出砂临界生产压差弹塑性应力出砂半径
分类号: TE358.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

疏松砂岩油气藏分布广泛,出砂是这类油气藏面临的严重问题,水平井是疏松砂岩油气藏开采的一种重要手段,因此,对水平井进行出砂预测就显得至关重要,而目前国内还没有对水平井出砂预测进行全面系统的研究。论文针对疏松砂岩油气藏水平井的出砂问题,分析了水平井井身轨迹的特点。借助岩石力学以及现有的近井地应力模型,完善了水平井近井地应力分布预测模型。论文提出了出砂特征半径的概念,以特征半径处作为地层破坏出砂的判断位置,使用岩石破坏准则建立了基于出砂特征半径的水平井出砂临界压差预测模型。进一步利用地层弹塑性理论,建立了出砂水平井近井塑性区地应力分布及出砂半径预测模型。根据上述模型开发了相配套的水平井出砂预测软件对模型进行计算和分析。通过对水平井近井地应力、出砂临界生产压差、出砂半径进行敏感性分析,发现它们受井斜角和井斜方位角的影响明显,在同一地区,水平井的倾斜程度以及水平段方位的选取会明显影响其生产中的出砂程度;另外,水平井出砂临界生产压差与油井产量、岩石力学参数以及特征半径的选取有直接关系。同时研究了水平井近井地应力、出砂临界生产压差、出砂半径沿井身轨迹的分布规律,结果表明沿水平井井身轨迹,不同井段的出砂程度是有差别的,因此对于水平井防砂,可以首先针对水平井最容易出砂的井段进行防砂或者调整施工参数。论文最后应用有限元模拟软件对开发的水平井出砂预测软件的计算结果进行了对比,结果表明该软件的计算分析结果是合理的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章前言  9-15
  1.1 研究背景和目的  9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 地层出砂机理及特征  9-10
    1.2.2 出砂预测研究现状  10-12
    1.2.3 水平井出砂预测研究现状  12
    1.2.4 目前存在的主要问题  12-13
  1.3 论文主要内容  13
  1.4 论文主要创新点  13-15
第二章水平井近井地应力分布预测模型研究  15-35
  2.1 水平井近井岩石力学参数获取技术  15-17
    2.1.1 水平井井身轨迹描述  15-16
    2.1.2 岩石力学参数求取方法  16-17
  2.2 水平井近井地应力分布模型  17-28
  2.3 计算结果分析  28-34
    2.3.1 水平井近井地应力敏感性分析  29-33
    2.3.2 水平井近井地应力沿井身轨迹的分布趋势  33-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章基于出砂特征半径的水平井出砂临界压差预测模型  35-54
  3.1 基于出砂特征半径的水平井出砂临界压差预测模型推导思路  35-36
  3.2 出砂特征半径的提出  36-37
  3.3 出砂特征半径R_X处的水平井主应力计算  37-40
  3.4 水平井出砂临界生产压差预测模型的建立  40-46
    3.4.1 基于Mohr-Coulomb 准则的临界生产压差预测模型  40-41
    3.4.2 基于Drucker-Prager 准则的临界生产压差预测模型  41-42
    3.4.3 基于Hoek-Brown 经验准则的临界生产压差预测模型  42-43
    3.4.4 基于极限塑性应变破坏准则的临界生产压差预测模型的建立  43-44
    3.4.5 基于拉伸破坏准则的临界生产压差预测模型的建立  44-45
    3.4.6 基于压缩破坏准则的临界生产压差预测模型的建立  45-46
  3.5 计算结果及敏感性分析  46-52
    3.5.1 各模型计算结果对比  46-47
    3.5.2 水平井出砂临界压差敏感性分析  47-51
    3.5.3 水平井出砂临界压差沿井身轨迹的变化趋势  51-52
  3.6 本章小结  52-54
第四章出砂水平井近井塑性区地应力分布及出砂半径预测研究  54-71
  4.1 出砂水平井近井塑性区地应力分布模型  54-62
    4.1.1 出砂水平井弹性区地应力分布模型  54-55
    4.1.2 建立出砂水平井近井塑性区地应力分布模型的理论基础方程  55-57
    4.1.3 出砂水平井近井塑性区地应力分布模型的推导过程  57-62
  4.2 水平井出砂半径预测模型  62-63
  4.3 计算结果分析  63-70
    4.3.1 出砂水平井近井地应力分布及出砂半径规律研究  63-65
    4.3.2 水平井出砂半径的敏感性分析  65-69
    4.3.3 水平井出砂半径随井身轨迹的变化趋势  69-70
  4.4 本章小结  70-71
第五章水平井出砂预测软件及有限元模拟验证  71-86
  5.1 水平井出砂预测软件开发  71-74
    5.1.1 软件模块与功能  71-72
    5.1.2 软件计算结果分析  72-74
  5.2 软件结果的有限元模拟验证  74-85
    5.2.1 有限元几何模型、网格及边界条件  74-77
    5.2.2 有限元模拟结果分析  77-85
  5.3 本章小结  85-86
第六章结论与建议  86-88
  6.1 结论  86
  6.2 建议  86-88
参考文献  88-92
攻读硕士学位期间取得的学术成果  92-93
致谢  93

水平井地应力及出砂预测研究

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