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油井出砂是石油开采遇到的重要问题之一,每年要花费大量人力物力进行防治和研究。出砂机理作为出砂预测和防砂的理论基础,越来越受到人们的重视。 本文在前人大量实验和理论分析成果的基础上,将渗流力学、岩石力学和弹塑性力学相结合,通过多学科综合研究,首次建立了针对任意井斜角和方位角(包括射孔孔眼方位的任意性)的裸眼、射孔完井的油井出砂预测理论模型,并通过实例分析验证了本文理论、方法的正确性和有效性。 在储层物性动态参数计算模型方面,总结出了适合出砂预测所需的孔隙度、渗透率以及压缩系数的动态模型,模型考虑了体积应变、骨架砂剥离、可动砂在孔隙表面和喉道沉积对物性参数的影响。在临界井底流压模型方面,以井壁周围应力分布数学模型为基础,结合Mohr-Coulumb强度判定准则,建立了出砂预测模型—临界井底流压预测,并对所建立的预测模型中所涉及的钻井参数(井斜角、方位角)、地层特性参数分别进行了分析,得出:井眼周围八倍井眼范围内是地层岩石容易发生剪切破坏、拉伸破坏、挤压破坏的区域,且其趋势为:剪切破坏>拉伸破坏>挤压破坏;井壁上切向有效应力、垂向有效应力变化幅度最大,且有切向最大有效应力>垂向最大有效应力>径向有效应力;当原地垂向主应力为原地三个主应力中最大主应力时,从防砂角度来讲,水平井眼应沿着最小水平主应力方向,或尽可能靠近最小主应力方向。