【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于油氣田開發領域，特別涉及一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法。
技術介紹
1、在石油和天然氣開采領域，尤其是在開發有水疏松砂巖氣藏儲層時，出砂問題是一個至關重要的挑戰。有水疏松砂巖氣藏儲層巖石顆粒間膠結較弱、孔隙度高且含有大量流體(包括天然氣和水)。這類氣藏儲層在開采過程中，由于地層壓力的降低，巖石結構容易發生破壞，導致砂粒隨生產流體一同產出。出砂不僅會堵塞井筒、損害生產設備，還會減少氣井的導流能力，因此避免疏松砂巖儲層出砂，是其高效開發的基礎。
2、經過廣泛的調研，傳統的儲層出砂臨界產氣速度的確定通常依賴于經驗公式或數值模擬。然而，數值模擬需要考慮多個參數和復雜的地質條件，模型建立和參數設定存在一定的主觀性和不確定性，可能導致模擬結果的誤差。經驗公式通常基于歷史數據和經驗總結，適用性受到儲層類型、地質條件等因素的限制，無法準確預測特定儲層的出砂臨界產氣速度。這些方法具有各自的局限性，為此，研究一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法顯得至關重要，確保有水疏松砂巖氣藏儲層生產穩定與安全，提高天然氣資源開采效率。
技術實現思路
1、本專利技術目的是：為了解決現今有水疏松砂巖儲層不合理產氣速度導致出砂的問題，本專利技術采用實驗與理論結合的手段，獲取砂巖儲層中巖樣的基礎物性，開展巖石剪切破壞實驗，得到巖樣內聚力和內摩擦角，開展巖石力學實驗，測出巖樣在不同含水飽和度下的抗拉強度，測量巖樣顆粒的直徑以及儲層中氣體密度，考慮實際儲層氣體對巖樣顆粒的拖拽力以
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法，該方法包括下列步驟：
3、第一步，獲取砂巖儲層中巖樣的基礎物性，開展巖石剪切破壞實驗，得到巖樣內聚力和內摩擦角；
4、第二步，用地層水飽和干巖樣，開展巖石力學實驗，測出巖樣在不同含水飽和度下的抗拉強度；
5、第三步，測量巖樣顆粒的直徑以及儲層中氣體密度；
6、第四步，考慮實際儲層氣體對巖樣顆粒的拖拽力以及巖樣顆粒自身的阻力，建立儲層出砂臨界產氣速度計算模型，計算砂巖儲層出砂臨界產氣速度；
7、第五步，根據巖樣顆粒直徑大小分布，巖樣顆粒失穩臨界直徑選取巖樣顆粒最大直徑，計算并確定出砂臨界產氣速度，建立含水飽和度與儲層出砂臨界產氣速度關系曲線圖，在不同含水飽和度下，儲層實際產氣速度需要小于出砂臨界產氣速度，儲層才能不出砂。
8、上述一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法中，所述獲取巖樣基礎物性、內聚力和內摩擦角步驟為，
9、第一步，從目標儲層采集具有代表性的砂巖巖樣，洗凈干燥后，測出各干巖樣長度、直徑、重量、孔隙度以及滲透率；
10、第二步，開展巖石剪切破壞實驗，實驗過程中記錄剪應力實驗數據，基于實驗數據得出巖樣內聚力和內摩擦角；
11、上述一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法中，所述地層水飽和巖樣并獲取巖樣在不同含水飽和度下的抗拉強度步驟為，
12、第一步，用地層水飽和干巖樣，利用稱重法計算巖樣含水飽和度；
13、第二步，當巖樣含水飽和度達到20％、40％、60％和80％，分別開展巖石力學實驗，測出巖樣在不同含水飽和度下的抗拉強度，得到巖樣抗拉強度與含水飽和度關系曲線；
14、上述一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法中，所述獲取巖樣顆粒的直徑以及儲層中氣體密度步驟為，
15、第一步，將具有代表性的巖樣粉碎成直徑大小不同的巖樣顆粒，利用激光粒度分析儀可以得到巖樣顆粒的直徑大小分布；
16、第二步，在實際儲層溫度和壓力條件下，采用氣體密度經驗公式lee模型，計算氣體在儲層中的密度；
17、上述一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法中，所述計算砂巖儲層出砂臨界產氣速度步驟為，
18、第一步，考慮氣體在儲層孔道中不斷流動時，氣體通過時會對孔道壁四周的巖樣顆粒產生拖拽力，氣體速度和巖樣顆粒直徑越大，產生拖拽力越大，巖樣顆粒越容易從孔道壁脫落，可建立起巖樣顆粒拖拽力計算模型，
19、
20、其中，f1為巖樣顆粒拖拽力，單位為n；rg為氣體的密度，單位為kg/m3；cd為拖拽力系數，單位為無量綱；vg為氣體速度，單位為m/s；d0為巖樣顆粒直徑，單位為m；
21、第二步，氣體對巖樣顆粒的拖拽力為巖樣顆粒運動的動力，考慮巖樣自身具有內聚力、抗拉強度和靜摩擦力，這三個力為巖樣顆粒運動的阻力，建立起巖樣顆粒阻力計算模型，
22、
23、其中，f2為巖樣顆粒阻力，單位為n；d0為巖樣顆粒直徑，單位為m；c為巖樣內聚力，單位為pa；r0為干巖樣的抗拉強度，單位為pa；sw為含水飽和度，單位為％；e為自然對數的底數，單位為無量綱；n為徑向應力，單位為pa；m為內摩擦角，單位為°；a為抗拉強度修正系數，單位為無量綱；b為內聚力修正系數，單位為無量綱；z為常數，單位為無量綱；
24、第三步，在巖樣拖拽力大于巖樣阻力時，巖樣顆粒運移脫落，儲層開始出砂，反之，儲層不出砂，當不同直徑大小的巖樣顆粒處于臨界失穩狀態時，此時巖樣拖拽力與巖樣阻力達到二力平衡，二者相等，聯立巖樣顆粒拖拽力計算模型與巖樣顆粒阻力計算模型，可得到儲層出砂臨界產氣速度計算模型，
25、
26、其中，vg為氣體速度，單位為m/s；d0為巖樣顆粒直徑，單位為m；c為巖樣內聚力，單位為pa；r0為干巖樣的抗拉強度，單位為pa；sw為含水飽和度，單位為％；e為自然對數的底數，單位為無量綱；n為徑向應力，單位為pa；m為內摩擦角，單位為°；rg為氣體的密度，單位為kg/m3；cd為拖拽力系數，單位為無量綱；a為抗拉強度修正系數，單位為無量綱；b為內聚力修正系數，單位為無量綱；z為常數，單位為無量綱；
27、上述一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法中，所述確定出砂臨界產氣速度步驟為，根據巖樣顆粒直徑大小分布，巖樣顆粒失穩臨界直徑選取巖樣顆粒最大直徑，計算并確定出砂臨界產氣速度，建立含水飽和度與儲層出砂臨界產氣速度關系曲線圖，在不同含水飽和度下，儲層實際產氣速度小于出砂臨界產氣速度時，儲層才能不出砂。
28、上述一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法中，所述計算巖樣含水飽和度的稱重法步驟為，
29、
30、其中，sw為巖樣含水飽和度，單位為％；m2為濕巖樣重量，單位為g；m1為干巖樣重量，單位為g；y為巖樣孔隙度，單位為％；rw為地層水密度，單位為g/m3；d為巖樣直徑，單位為cm；l為巖樣長度，單位為cm。
31、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：(1)方法具有較強適應性，適用范圍本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：
2.根據權利要求1所述的一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法，其特征在于，所述計算巖樣含水飽和度的稱重法公式為，
【技術特征摘要】
1.一種有水疏松砂巖儲層出砂臨界產氣速度確定方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：
2.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李溢龍，李財紳，奎明清，譚曉華，孟展，李曉平，張航，祝瑤，李星昊，王玉夢，曹波，王瑞，楊志，陳昊，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：發明
國別省市：
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