王 東，趙益忠，郭黎明，馬 丁，時培正

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

1 出砂預(yù)測基本理論

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

1.1 出砂指數(shù)預(yù)測模型

出砂指數(shù)法是利用測井資料中的聲速及密度等有關(guān)數(shù)據(jù)計算巖石力學(xué)參數(shù)，采用組合模量法計算地層的出砂指數(shù)進(jìn)而進(jìn)行出砂預(yù)測的一種方法.地層的巖石強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)巖石密度和聲波時差直接計算:

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為巖石縱波時差，單位為μs/m.

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

1.2 斯倫貝謝比預(yù)測模型

斯倫貝謝比法是通過計算巖石斯倫貝謝比來判斷地層出砂可能性的預(yù)測方法.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)測井資料計算得到:

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，油氣層出砂，否則不出砂.斯倫貝謝公司對墨西哥灣進(jìn)行大量試驗研究后提出:R值大于3.8×107MPa2時油氣井不出砂，而小于3.3×107MPa2時有可能出砂.

2 勝利油田新春排601-20區(qū)塊出砂預(yù)測

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﹪，長石含量19.5﹪，成巖作用弱，膠結(jié)疏松.

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

圖1 排601-20區(qū)塊儲層巖心

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

2.2 典型井例出砂預(yù)測

以排601-斜449井為例.該井儲層段測井曲線如圖2所示，可知:該井3號層位縱波時差介于160～180 μs/ft，計算其出砂指數(shù)介于0.57 ～0.73×104MPa，4號層位縱波時差介于130～160 μs/ft，計算出砂指數(shù)介于0.72 ～1.10 ×104MPa，上下兩個層位的出砂指數(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號儲層出砂指數(shù)比3號儲層更大，反映了其膠結(jié)程度更強，出砂嚴(yán)重程度要小于3號儲層.

圖2 排601-斜449井測井曲線

2.3 區(qū)塊出砂預(yù)測總結(jié)

將排601-20區(qū)塊的20口油井的出砂預(yù)測情況進(jìn)行總結(jié)，表1中列舉了其中10口，分析可知:對于該區(qū)塊油井來說，預(yù)測儲層段開發(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)塊油井實際開發(fā)過程中也均采用了防砂措施，說明預(yù)測與實際吻合良好.

圖3 排601-20區(qū)塊油井出砂指數(shù)

將該區(qū)塊油井上部及下部儲層出砂指數(shù)進(jìn)行對比，如圖3所示，可明顯看出:(1)油井上部及下部儲層段出砂指數(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)與上部儲層相比，下部儲層膠結(jié)強度相對更高，使得其出砂指數(shù)值更高.

表1 排601-20區(qū)塊出砂預(yù)測總結(jié)表

3 勝利新春排612區(qū)塊出砂預(yù)測

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﹪，長石平均18.8﹪，成巖作用弱，膠結(jié)疏松，屬高孔、高滲儲層，其中，K1tg1粒度中值0.47 mm，K1tg2粒度中值0.51 mm.

圖4 排612區(qū)塊儲層巖心

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

3.2 典型井例出砂預(yù)測

以排612-10井為例，其測井曲線如圖5所示，縱波時差為150～200 μs/ft，計算出砂指數(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井測井曲線

3.3 區(qū)塊出砂預(yù)測總結(jié)

將排612區(qū)塊5口油井出砂預(yù)測情況進(jìn)行總結(jié)，如表2所示，可知:對于該區(qū)塊油井來說，預(yù)測儲層段開發(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)塊油井實際開發(fā)過程中也均采用了防砂措施，說明預(yù)測與實際吻合良好.

將排612區(qū)塊油井儲層段出砂指數(shù)進(jìn)行對比，如圖6所示，可明顯看出:油井儲層段出砂指數(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)塊油井實際開發(fā)過程中也均采用了防砂措施，說明預(yù)測與實際吻合良好，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)塊油井上部及下部儲層段出砂指數(shù)均低于嚴(yán)重出砂線，與上部儲層相比，下部儲層膠結(jié)強度相對更高，使得其出砂指數(shù)值更高.新春排612區(qū)塊油井儲層段出砂指數(shù)也低于嚴(yán)重出砂線.

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

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

［3］呂廣忠，陸先亮，欒志安，等.油井出砂預(yù)測方法研究進(jìn)展［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2002，9(6):55-57.

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