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出砂率预测的新模型 摘要 在过去的十年中已经发现了很多确定出砂临界值的方法。在确定当开始出砂，最近的研究工作主要集中在确定出砂一旦超出这些临界值时的出砂率。本文描述了一种新的分析预测连续（稳态）出砂的模型。这中出砂率模型和临界值的预测模型是一致的，并在其基础上利用了无量纲负荷因子的概念（近井地层压力归一化强度）和雷诺数（一个函数透气性，粘度，密度和流速）。用这种方法，把实验室出砂的结果用于试验，得出一个关于负荷系数，雷诺数和出砂率之间的一个经验关系式。 第二个经验性出砂的推动因素结合了产水的影响。把导出的模型和两个区域的六口井的实际数据相比，得到了大范围的流动条件。该预测可以很好的匹配现场数据，通常只能高估4年之内的一个因素影响的现场实测数据。然而，只有不断出砂时，这种高估程度在应用领域才被认为是可接受，因为它提供的一些短暂的瞬态出砂率高于稳态补偿模型值。 介绍 在过去的10年中大量的研究努力都花费在开发高效预测开始出砂时间的方法，把他作为岩石强度，水位下降和储层压力的功能。在这方面的工作Shell公司有着最大的贡献，参考文献1和2给这10年的努力做了一个很好的概括，近年来，人们的注意力现已集中在预测在出砂一旦超过临界值时的出砂率。对这项工作的主要目的是，如果井下治砂需要，确定是否可以在地表进行出砂处理。这两种方法各有利弊-管理与隔绝。 在砂层管理的情况下，最大的风险和挑战是能够可靠估计出砂的数量和出砂浓度。这对粒度分析设备出砂处理能力以及确保油嘴和表面管道不超过限制很重要。 从HSE的角度来看，这在高速率的天然气井，以及在高速率油井，特别是在高气油比是特别重要。从操作系统成本的角度来看，在海底油井，特别是在深水区，出砂严重后果和油嘴的侵蚀是非常花钱的。从积极的一面看，通过选择性或优化射孔来管理下套管和射孔完井确实可以避免在易出砂层段出砂。套管和射孔完井维持在接近生产层段切断水或者在另一个生产层段完井。这已经允许全球各个领域显著着增加储量回收。 砂层管理的另一种方法是砂层隔绝。当正确实施时，井下防砂将不包括从砂层出的砂。据悉然而一些比过滤器孔径小的细屑，仍可能在安装防砂设施后出砂。此选项的缺点是通常在前期完井成本显着增加，通常情况下，早期井的生产力可以媲美套管射孔完井的井。有时防砂完井在弃井前也会失败，会大量涌入地层砂或者由于堵塞而遭到降解。能够轻松干预防砂完井断流往往是困难的，作为首选的完井方法，通常裸眼砾石充填，筛网完井完井和裂缝带- 可能允许水通过改造的地层。因此，往往有一个重要的成本效益，如果采砂管理可以顺利实施，无论资本和运营开支 。然而，在新项目的开发中能够做到这一点是必要的，以便能够产生一个可靠的砂层可能会产生的出砂率的预测。这个模型的推导和验证在以下部分有所描述。 砂层出砂率模型的描述 1.应力集中效应的影响 在出砂率预测模型的发展中，他重要的地方在于他的基本框架与出砂临街模型应用于其他应用程序是相一致的。这可以确保这个方法在预测开始出砂和出砂的严重性之间保持连续性。以下公式已被应用于开始出砂时的计算，即驾驶出砂时底部井眼周围流压的计算。它是基于一个简单的表观强度准则，连同假设线性弹性状态，适用于圆形井眼旁边的地层。这个井眼可以是井裸眼完井或射孔完井（套管井眼完成）。井壁或射孔方向的主要反映在原位主应力适当转化后的井眼的主题垂直应力的计算中。在与井眼的轴正交的平面的远处给定两个应力S1，S2(S1S2) 井眼表面的切应力由下式给出（见图1） (1) 同样的 (2) ) 它假定井筒药力传递形成（即在渗透性地层生产时）pw是井底流压，p0时远离储层的地层压力原始地层压力。A是一个弹性常数公式如下 (3) 是Biot常数 (4) ａ是泊松比Cr和Cb分别是颗粒和松散岩石的压缩系数。为了避免出砂最大有效切应力St2--pw 应小于