出砂预测及防砂设计软件

出砂预测及防砂设计软件（SAND_PRO） 软件介绍 ? 一、??????? 软件名称: ??????? 出砂预测及防砂设计软件（SAND_PRO） ? 二、??????? 软件功能简介: (一)软件基本特点： ????? ??? 针对许多现场出砂问题，PGI的工程技术人员根据多年来为国际各大石油公司进行相关专项服务的实际经验和实际生产情况研制并开发了SAND_Pro，其中包括一系列定量模型，用以计算在不同油气藏内的临界出砂压差、临界井底压力及临界流量，考虑近井非达西流的特殊情况。在射孔条件下，可根据井位确定***佳射孔方位、射孔密度及孔眼大小等射孔工程指标。所有上述的计算指标都围绕着一个关键问题，就是如何在现有条件下节省成本. 起始条件包括现场应力孔隙压力及井的深度等。在SAND_Pro里起始与孔隙压力是由梯度来表述的。油藏条件仅包括***基本的含油（气）层的特点。 SAND_Pro可用于直井、水平井及斜井的出砂诊断，这样工程师们在生产开始之前就对出砂的可能性及出砂时间、出砂量有一个定量的预测。值得强调的是，通过SAND_Pro不仅可以算出出砂前的各种工程临界值，而且可以计算已出砂井的累计出砂量和产砂速度，从而可以判断每口井的防砂必要性以及出砂井继续生产的油（气）砂比。对于已出砂油气井，SAND_Pro可根据出砂量的多少来判断每口井是否可清砂后继续开采生产；对需要采取防砂措施的井，SAND_Pro可在现场施工前对具体防砂措施的安全性、有效性及由于防砂措施所造成的可能减产等项指标进行优化计算；对于可能出砂尚未生产的井, SAND_Pro可用于设计相应的完井方式，从而有助于采油完井工程师建立生产－成本－防砂措施之间的关系；出砂比较敏感的项目如水平井海上生产井，可根据SAND_Pro计算出砂量的大小，从而确定其是否超过极限值而确定完井防砂必要性，而达到成本优化设计的目的。 对于水平井开采，SAND_Pro的计算尤其重要，为了防止出砂，水平井在多数情况下都有必要进行套管完井，带来的负面效应就是大大削弱了水平井原有的优势，即增大油藏的渗流面积。根据我们的经验以及SAND_Pro在委内瑞拉运用的经验，即使对于松散的油藏，在一定的条件下也可以采取水平井裸孔完井的方式。水平井裸孔完井一般要比射孔条件下产量高，但更重要的是节省了近一半的成本。用户可以根据SAND_Pro的模拟计算发现出砂危险在射孔条件下比裸孔完井方式更高。此外，还可以通过对不同完井方式的分析计算来确定***优完井方式。 (二)软件所能模拟的现场问题及技术指标包括： ¨?????? 井壁附近屈服起始的预测 (垂直井, 斜井或水平井) ¨?????? 井壁附近出砂带半径大小的预测 ¨?????? 井壁附近应力,应变,和位移的敏感性分析 ¨?????? 起始出砂的预测 ¨?????? 出砂前***大产液、产气量的计算 ¨?????? 冷采井产液、产砂量计算与选泵设计 ¨?????? 出砂预测的现场方法介绍 ¨?????? 防砂措施的适应范围与使用方法介绍 ¨?????? 基本土力学参数的确定与估算 ¨?????? 厚壁筒室内受力于变形的分析计算 ¨?????? 有关出砂及生产优化的射孔方案设计 ¨?????? 裸孔完井与套管完井生产出砂特点的比较 ? ? (三)应用该软件所能进行现场作业方案的设计主要包括： ¨?????? 油田：计算出砂前临界产油量或临界井底压力 ¨?????? 气田：计算出砂前临界产气量或临界井底压力 ¨?????? 水平井：出砂危险***小射孔方位的计算和设计 ¨?????? 井壁附近出砂带范围大小及其随时间改变特征的计算 ¨?????? 一定产油率下累计产砂量的计算 ¨?????? 防砂控砂的方案和建议 ¨?????? 泡沫油流动特点及出砂后稠油增产评估 ¨?????? 热采井附近温度场、孔隙压力及应力场的计算 ¨?????? 注蒸气（稠油）或注水增产定量计算 ¨?????? 高温高压岩层钻井、井喷、出砂完井设计 冷采井总体方案设计，包括钻井、射孔、完井方案 (四)软件应用： 在生产完井措施之前，我们有必要预测对该油层是否有必要采取防砂措施。特别是深井及海上钻井，该防砂措施的成本较高因而前期设计评价很有意义对于出砂后的老区，我们也可以根据其历史出砂记录来判断具体的出砂井继续出砂的潜力与重新恢复生产的机会，这是因为出砂井从总体上来看有正态分布的特点，即出砂达到峰值后将减少直到稳定。对于确定有必要采取防砂措施的油井，SAND_Pro可根据砾石层的厚度，强度及渗透性来评价该井的防砂效果及防砂后减产得趋势。对于加套管的油井，SAND_Pro可分析在不同方位射孔的效果。这种功能可用来选择射孔方位，比如在防砂时选择***稳方位射孔而在出砂冷采时选择***不稳方位。对于出砂严重的地区，用户可以根据出油井在三维空间的不同位置来选定***稳得方位（倾角、方位角）。对于加热或注蒸汽井条件下生产井，SAND_Pro可进行热应力分析从而判断在非常条件下出砂危险的分析。对于有些油田，早期生产与出砂无缘。然後在後期由于注水或油层严重亏空从而造成骨架破坏而出砂。我们需要在出砂前对这些油井进行早期诊断。这是因为许多油井一旦出砂将难以控制而提高防砂的成本。从这里我们可以看到出砂预测的必要性。对于认识出砂量及出砂后增产的相关关系，SAND_Pro可以作为一个十分经济有效的工具。我们在钻井完井之前，模拟生产中可能的完井方法及可能出砂的临界的产能与井下压力，这将为工程师们提供关于采用何种完井方式的**手资料，从而为节省不必要的开支而创造了有利条件。 ? 三、??????? 软件模块清单 序号 模块名称 功能说明 数量 1 模块一：防砂出砂预测的基本经验野外方法介绍 这里包括石油工程界在野外所采用的一些现场经验方式来预测井壁失稳临介压力、压差及流量。 1 2 模块二：三轴压缩实验数据处理 该模块处理三轴试验数据并回归出岩石强度曲线的功能包括提取弹性及强度参数，例如：杨氏模量，泊松比，内聚强度内摩擦角等。用户需提供一些简单应力--应变实验曲线。 1 3 模块三：出砂风险的剖面分析 （1）计算水平井/直井在一均匀现场应力下的临界出砂压力,压差与油、气产量 （2)输入不同的从测井资料转换的地层强度下的临界出砂压差 ?(3)计算沿水平井筒的压力损失及同一临界压差下的对应产量 ?(4）上述临界值随油藏内聚力变化的敏感性分析 （5）上述临界值随深度变化的敏感性分析 （6）达西流及非达西流的影响分析 ?(7) 不同水平井长度下的对应临界产量或允许压差 （8）EPS模型计算临近出砂 （9）不同完井条件下得临近产量计算 1 4 模块四：出砂条件及出砂量的计算 （1）计算水平井井壁出砂的危险性大小 （2）计算垂直井、水平井内壁出砂临界压力的精确值，其中包括孔隙度、渗透率随体积应变而变化的特性。本岩石力学模型包括非线性弹塑性变形与三相流和泡点下脱气泡沫油的耦合计算 （3）套管损坏及割缝管破坏分析 （4）估算塑性带、出砂带、空隙度改变带、渗透性改变带随时间改变的大小 （5）定量计算并评价套管井与裸孔完井条件下的出砂条件 （6）近井孔隙压力在考虑岩层变形条件下的变化 （7）出砂开始的临界生产压差 1 5 模块五：出砂机理与防砂方法介绍 这里概括了所有出砂防砂的方法介绍及应用范围。 1 6 模块六：射孔方向的优化 对于直井，水平及斜井，该模块可计算出射孔尖端的出砂条件及危险性，而且可对于射孔方向的稳定条件及出砂条件进行优化。 1 7 模块七：热采井出砂计算 （1）弹塑性多孔介值中热流的传导水流的运移及应力分布计算 （2）热流热峰在吞吐热采条件下的扩散及增产的计算 （3）应力，热扩散（对流—传导），出砂临介条件的计算 （4）井壁，射孔端点的热，水流扩散及相应的有效应力分布计算 1 8 模块八：应力敏感性分析 可通过对该条件下的有效应力分布，塑性大小及***小可允许井底应力来进行。对于正压条件下，井壁周围分三个区： u????????? 砾石充填区 u????????? 塑性区 u????????? 弹性区 对于防砂后出砂力学条件可以进行分析计算及评价。此时可分砾石充添区，塑性区及弹性区。 1 9 模块九：出砂岩心蚯蚓洞室内试验模拟 两种计算方式：有限数值与解析解法均被用来计算出砂率，累积出砂，改善油藏条件下的出油量。蚯蚓洞及泡漠的模型均包括在内 1 10 模块十：厚壁筒实验 （1）非线性与围压有关杨氏模量，模型与稳定流耦合的应力，位移计算 （2）弹塑性非线性莫尔—库仑准则模型。筒内壁的位移，孔隙压力，出砂条件，有效应力计算 （3）对于表现出双线性屈服条件Hoek-Brown准则的岩体，本模块可以计算围压对筒内壁的应力、位移及筒壁周围塑性带大小的影响 1 11 模块十一：压裂裂缝起始井下压力及井壁破裂压力计算 压裂裂隙起始井下压力及***小可允许的井壁破裂压力均可计算出。岩石力学的模型包括线弹及非线弹性 1 12 模块十二：出砂井产能评价 在射孔，隔缝管，砾石充填，裸眼完井的条件下的表皮因子，产能计算。同时评价砾石充填的防砂效率与防砂砾径。产能计算包括出砂后产能增加的计算 1 13 模块十三：测井曲线分析 根据基本测井资料来计算相应的动态模量，用户可根据其具体所考虑的区域及岩层来选定由SAND_PRO提供的根据大量国内外现场及实验测试数据建立的经验和理论关系来确定其与井壁有关的静态岩石力学参数及现场应力大小。其中，用户可以同时估算出岩石强度参数的大小。其次包括现场应力，空隙压力，渗透性，强度等相关内容的计算 1 14 模块十四：岩石力学参数数据库 为用户提供开放的典型岩层的岩石力学参数数据库。 1 15 模块十五：出砂井产量预测 确定完井方式及防砂措施后，出砂过程中产量等参数与时间的关系，体现有限防砂与出砂管理的思想。 1 16 模块十六：水平井出砂危险的评价计算 对于射孔完井，预测任意方位角对应的地层破裂压力、***大有效主应力、***小有效主应力和油藏压力随不同射孔角度及井轴方位角的变化；对于裸眼完井，预测地层破裂压力、出砂压力峰值、出砂压力残余值和油藏压力随不同方位角的变化 1 17 模块十七：图形数字化工具 图形文件与数据文件的转换。在工程应用中，输入数据来源可能只是一幅曲线图而没有绘图的原始数据，借助这个模块可以将图形文件转换为数字化文件 1 18 模块十八：砾石充填施工设计及模拟 根据砾石与液体混合运移的规律计算出直井与水平井砾石充填的分布与堆积情况 1 19 模块十九：防砂压裂充填模拟 优选压裂施工参数和进行压裂井的产量预测，模拟裂缝扩展，评价压裂设计中裂缝的几何尺寸、导流能力。评价计算压裂充填防砂效果及产能 1 ? ?

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