基于枯竭气藏储气库地应力反演的临界出砂压差预测方法

本发明涉及油气地下储备，尤其涉及基于枯竭气藏储气库地应力反演的临界出砂压差预测方法。

背景技术：

1、地下储气库是天然气资源存储和天然气供给调峰的最好选择。周期性注采使储气库压力变化明显，导致储层岩石骨架和孔隙受交变载荷作用。周期性的交变载荷使储气库储层岩石产生损伤，损伤量随交变载荷的作用积累到一定程度后注采井将会出砂。目前，鲜有对强注强采工况下储气库井出砂机理开展深入研究的报道，储气库井壁失稳风险较大，严重影响储气库的注采能力，如我国某储气库井出砂后日采气量由80×104m3降至40×104m3。储层出砂包括疏松的游离砂和储层骨架破碎所出的砂，根据岩石力学理论，井壁附近储层骨架损伤破碎是出砂的根本原因。在储气库生产过程中，压力周期性变化使岩石力学参数发生改变，导致底层稳定性变差，可能在某一时刻失稳而出砂严重。

2、综上所述，需要一种能够适用于枯竭气藏储气库的临界出砂压差预测方法。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种基于枯竭气藏储气库地应力反演的临界出砂压差预测方法，能够对枯竭气藏储气库的临界出砂压差进行预测。

2、本发明提供了一种基于枯竭气藏储气库地应力反演的临界出砂压差预测方法，包括：

3、获取不同深度的内聚力c和内摩擦角φ；

4、基于测井曲线、所述内聚力c和所述内摩擦角φ，建立单井弹性力学参数剖面，以初始应力场结果为基础，开展三维应力场数值模拟，结合不同时间点的应力场分布特征，进行地应力反演，得到不同深度的三向地应力反演结果；

5、通过公式计算得到x、y、z方向的正应力分量σx、σy、σz和xy面、yz面、xz面上的应力分量σxy、σyz、σxz；其中，sh为最大水平地应力，sh为最小水平地应力，sv为垂向地应力，β为方位角，θ为井斜角；

6、通过公式计算得到沿井周柱坐标系的径向应力σr，沿井周柱坐标系的切向应力σα，沿井周柱坐标系的轴向应力σz’，井周的切应力ταz；其中，pw为井底流压，σz为z方向的正应力分量，a为井周角，μ为泊松比；

7、通过公式计算得到柱坐标r方向的有效主应力σr’、除r向外的另外两个有效主应力σ1m和σ2m；其中，ε为有效应力系数，pp为孔隙压力；

8、通过公式计算得到井周的最大主应力σ1、中间主应力σ2及最小主应力σ3；

9、通过公式计算得到井壁骨架岩石失稳指数f；其中，σm，2为正应力平均值，τotc为八面体剪切应力；

10、当f＝0时，通过公式cdp＝pp-pw计算得到临界生产压差cdp。

11、具体来说，所述获取不同深度的内聚力c和内摩擦角φ，包括：

12、取芯制样后，分别进行室内常规三轴压缩实验、不同原始含水饱和状态下的剪切特性实验和周期性循环加载岩石力学实验，得到不同沉积微相的内聚力c和内摩擦角φ。

13、具体来说，在所述计算得到临界生产压差cdp之后，还包括：

14、建立枯竭气藏储气库储层不同沉积微相临界生产压差表，同时形成基于测井数据的单井不同沉积微相临界出砂压差剖面分布模式图。

15、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

16、本发明结合储层油气开发阶段的岩芯库资料，测井曲线及地应力反演结果，通过对衰竭气藏储气库注采井井壁应力状态进行分析，基于临界出砂压差计算公式预测枯竭气藏储气库储层不同深度的临界出砂压差，充分考虑了中间主应力、实际地应力条件及注采井夹角，为储气库强注强采工况下的临界出砂压差预测提供了理论支撑。

技术特征：

1.一种基于枯竭气藏储气库地应力反演的临界出砂压差预测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于枯竭气藏储气库地应力反演的临界出砂压差预测方法，其特征在于，所述获取不同深度的内聚力c和内摩擦角φ，包括：

3.如权利要求1或2所述的基于枯竭气藏储气库地应力反演的临界出砂压差预测方法，其特征在于，在所述计算得到临界生产压差cdp之后，还包括：

技术总结
本发明公开了一种基于枯竭气藏储气库地应力反演的临界出砂压差预测方法。本发明结合储层油气开发阶段的岩芯库资料，测井曲线及地应力反演结果，通过对衰竭气藏储气库注采井井壁应力状态进行分析，基于临界出砂压差计算公式预测枯竭气藏储气库储层不同深度的临界出砂压差，充分考虑了中间主应力、实际地应力条件及注采井夹角，为储气库强注强采工况下的临界出砂压差预测提供了理论支撑。

技术研发人员：宋睿,谢瑞阳,刘建军,吴明洋
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13