[发明专利]一种超高压致密裂缝性砂岩气藏出砂预测方法

权利要求书

1.一种超高压致密裂缝性砂岩气藏出砂预测的方法，其特征在于建立一种针对此类气藏构造应力强、射孔孔眼堵塞、附加压差大、储层含裂缝等特殊因素的临界生产压差预测方法，主要包括：

(A)通过出砂井的测井数据分析或对岩心进行力学实验可以获得储层岩石力学参数，包括：抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角及Biot系数，若目标井进行了酸化改造，则实验模拟酸化后的岩石强度；

(B)通过测井数据确定垂直主应力、水平最大主应力、水平最小主应力的大小和方向，建立地应力模型；

(C)根据不同数量产气炮眼下的气层井底流压，计算出了储层产气孔数与气井油压、产量的关系，即通过油压和产量可计算出储层的产气炮眼的数量，在有确定大概效生产孔眼个数的情况下，计算附加压差；

(D)根据之前计算的岩石力学参数、地应力、地层压力等数据并考虑孔眼处的附加压差及储层裂缝因素，计算储层气井临界生产压差。

2.根据权利要求1所述的一种超高压致密裂缝性砂岩气藏出砂预测的方法，所述步骤A中，选取该井储层段测井所得的自然伽马、密度、声波、电阻率、井径曲线对目标地层的岩石力学参数进行计算，杨氏模量E的计算公式如(I)所示：

式(I)中，Δt_p为纵波时差，μs/m；Δt_s为横波时差，μs/m；ρ_b为密度测井值，kg/m³；

动态泊松比计算公式如(II)所示：

抗压强度计算公式如(III)所示：

S_c＝E[0.008V_sh+0.0045(1-V_sh)] (III)

式(III)中，V_sh为泥质含量，可由自然伽马曲线估算；

岩石内聚力的计算公式如(IV)所示：

内摩擦角φ_f的计算公式如(V)为：

φ_w＝AC_o+B (V)

式(V)中，A、B均为经验系数；

若地层酸化，可以通过实验模拟酸化后的岩石强度，实验步骤如下：

1)将岩心切割研磨，制成直径25mm,高50mm的试样；

2)按照现场酸化所用的配方配置酸液；

3)将配置的试样，放在酸液中浸泡；

4)分别对酸化和未酸化试样进行单轴压缩试验和剪切试验；

5)对试验数据进行处理；

6)计算酸化后的岩石弹性模量、泊松比、内聚力和内摩擦角。

3.根据权利要求1所述的一种超高压致密裂缝性砂岩气藏出砂预测的方法，述步骤B中垂直主应力，即上覆地层压力，一般可由对密度测井曲线积分来确定，若没有密度测井曲线但有声波时差曲线的井段，可由声波曲线提取伪密度曲线，再对伪密度曲线进行积分；对于既无密度也没有声波测井曲线的井段，则一般根据已有数据拟合匹配的密度曲线(如指数函数等)，再对密度曲线积分进行确定，计算公式如(VI)所示：

式(VI)中，σ_v为总垂直压力；D_TV为真垂直深度；g为重力加速度；O为偏移值；ρ_b为体积密度；

水平最小主应力可采用声波测井直接计算(需要拟合现场实测数据)，也可以通过现场数据获取单点应力数据(压裂施工曲线可以得到)后，采用最小主应力与垂直主应力的有效应力比来计算；在一定的深度范围内，存在一个应力比的常数，沿深度上最小水平主应力、垂向应力满足比例关系，公式为：

k＝(σ_h-αPp)/(σ_v-αPp) (VII)

式(VII)中，k为有效应力比；σ_h为水平最小主应力，MPa；α为Biot系数；P_p为孔隙压力，MPa；

某一储层深度的水平最大主应力σ_H通过应力多边形进行反演计算可得，然后与垂直主应力可得到最大主应力的有效应力比，便可得到储层段的最大主应力。

4.根据权利要求1所述的一种超高压致密裂缝性砂岩气藏出砂预测的方法，所述步骤D中,储层段裂缝条件下的临界井底压力的计算公式如(VIII)所示：

Δp_w＝{2C₀-ξ[σ_v-2(μ+1.3W)(σ_H-σ_h)cos(2θ)-2ηp₀+K]}[(2η-1)ξ-2tanφ_w]^-1 (VIII)

式(VIII)中，ξ＝(1-tanφ_wcotβ)sin2β；

η＝α(1-2μ)/(2-2μ)

α为比奥系数；a、b为与温度有关的参数；C₀为岩石内聚力，MPa；β为破裂面的法向与最大主应力的夹角，°；θ为井周角，°；R_w为井眼半径，m；p₀为地层静压，MPa；W为地层含水量；

考虑附加压差的临界生产压差计算公式如(IX)所示：

Δp_c＝p_r-Δp_w-Δp_s (IX)

式(IX)中，Δp_c为临界生产压差，MPa；Δp_s为附加压差，MPa，p_r为地层压力。