论文部分内容阅读
塔里木油田库车山前高压超深气井在油气测试中均发生了不同程度的出砂,高压气体携砂运移加剧了测试流程中的井下防砂管柱及井口防喷器等设备的磨蚀,大量出砂不但砂埋储层,并砂卡测试管柱而难以取出。超深高压气井出砂问题的复杂性致使难以用当前油气井出砂分析和控砂技术进行解决,使得库车山前高压超深气藏勘探并的试气工作开展困难。基于此,本文通过理论分析和模拟实验研究,完成了如下工作内容:
1、高压气井测试中裸眼井壁围岩变形机理分析
重点确定了试气中高压气体的径向渗流在井壁周围产生附加应力场,在此基础上得到了地层中任意井斜、方位井眼的井壁围岩地应力的分布状态;基于孔隙介质弹塑性理论,依据莫尔.库伦屈服准则得到了油气测试中处于非均匀地应力作用及高压气体渗流影响的高压气井的井壁围岩塑性区的大小,并分析了地层力学参数及生产压差对井壁围岩塑性区分布的影响。
2、基于渗流非线性动力学的高压气井测试生产压差确定方法
引进非线性动力学理论,建立了井壁围岩塑性区高压气体渗流的非线性动力学响应控制方程;通过无量纲转换,分析了高压气体渗流系统的平衡态存在的条件,利用突变理论对渗流系统的平衡态的稳定性进行了分析。研究表明,生产压差越大,井壁围岩塑性区越大,渗流系统的稳定区越小,尤其在井壁上高压气体的渗流扰动最严重,该处地层最容易失稳,在此基础上提出了利用渗流非线性动力学分析不同生产压差条件下井壁围岩塑性区的稳定性,进而确定合理的生产压差。
3、高压气井测试防砂管柱防砂模拟实验及防砂管柱的优选
根据井壁围岩塑性区稳定性的影响因素以及防砂管柱挡砂原理,基于相似准则,设计、开发了室内测试管柱防砂模拟大型实验装置;根据现场地层砂粒度分析结果及地质条件,确定了试气测试防砂管柱的防砂精度等参数;模拟地层压力梯度、气体流速等条件,对现场常用的割缝筛管、绕丝筛管和优质复合筛管分别进行了防砂模拟实验,在分析实验结果的基础上,优选了适合塔里木库车山前高压超深气井测试防砂的防砂筛管,并依据不同压差条件下填砂体的稳定性验证了确保井壁围岩塑性区稳定的生产压差确定方法的合理性。