技术摘要：
本发明属于油气井开发和开采的技术领域，具体的涉及一种用于疏松砂岩油气储层的防砂增产方法及其应用。该种用于疏松砂岩油气储层的防砂增产方法，包括以下步骤：(1)拟防砂增产模式与充填形态；(2)目标储层适应性判别；(3)工艺参数的优化设计；(4)设计泵注施工程序。该 全部
背景技术：
在石油与天然气储层中，疏松砂岩和低渗透储层为两大类主要的油气储层。疏松 砂岩储层由于胶结疏松易出砂，开采时需要采取防控砂措施；低渗透储层岩石胶结致密，渗 透率低，自然产能低，开采时需要采取水力压裂增产措施。随着能源需求加剧，在疏松砂岩 储层的防砂技术中逐步引进了压裂充填防砂技术，即将本来应用于低渗透储层中的水力压 裂技术，应用到中高渗的疏松砂岩储层中，同时起到防砂和增产的作用。 目前在疏松砂岩储层中，砾石充填类作为用于严重出砂储层的主流防砂工艺技 术，主要包括塑性挤压充填和端部脱砂压裂充填两种技术。塑性挤压充填是通过高压挤注 方式将弱胶结储层挤压产生塑性破碎，将砾石充填到井筒周围的近井地层中，这种情况下 储层岩石的破坏模式是塑性挤压破坏。而端部脱砂压裂充填则是类似于低渗透地层的水力 压裂，将储层压开裂缝并用砾石充填，其储层岩石的破坏模式是裂缝开裂和延伸充填。 目前普遍认为疏松砂岩油气储层在高压挤注条件下的破坏模式有两种：塑性挤压 充填和裂缝开裂延伸充填。显然对于胶结非常疏松的储层，塑性挤压充填模式是事实存在 且合理的；对于胶结强度较好的储层和低渗透储层，裂缝开裂延伸充填模式也被大家所认 知和接受。换言之，塑性挤压充填和裂缝开裂延伸充填是岩石破坏的两种极端模式，前者出 现在塑性岩石储层，后者出现在脆性岩石储层。 然而在实际油气田现场关于疏松砂岩油气储层的塑性挤压充填防砂和压裂充填 防砂存在着以下问题： (1)对于疏松砂岩油气储层而言，在向地层高压挤注固液砂浆的条件下，不论是塑 性挤压充填的岩石破坏模式还是裂缝开裂延伸充填的岩石破坏模式，其作为极端模式均不 能囊括地层的所有实际破坏形态。 (2)对于储层岩石性质介于塑性和脆性之间的油气储层，储层可能会发生塑性挤 压破坏和裂缝开裂延伸破坏两种模式并存的情况。但尚存的问题是：①目前现有技术仅是 非常泛泛地臆断性表示该两种模式并存具有一定可能性，缺乏对此种并存模式明确的定义 及机理阐述；②对目标储层是否会产生该种并存的破坏模式没有明确清晰的判别方法；③ 此种复合模式的充填施工困难，易提前砂堵造成施工失败，缺乏相应的工艺设计方法。 (3)对介于塑性和脆性之间的油气储层，无论使用塑性挤压充填防砂方法还是压 裂充填防砂方法，均与地层砂的实际充填形态不符。由于理论与实际应用的脱节，对高压挤 压后的破坏模式无法准确把握判断，导致用于优化设计参数的理论模型依托错误，进而使 得设计、计算数据与现场实际数据存在着巨大的偏差，工艺技术和施工参数不甚合理，影响 实际最终的防砂效果。 4 CN 111594100 A 说 明 书 2/8 页
技术实现要素：
本发明的目的在于针对疏松砂岩油气储层现有两种极端模式均不能囊括地层的 所有实际破坏形态，尤其对于部分岩石物性介于塑性和脆性之间的储层，无法准确把握判 断地层砂实际充填形态的问题而提供一种用于疏松砂岩油气储层的防砂增产方法及其应 用。该方法提供了全套解决方案，评价优选和优化后的防砂增产方案能够最大化发挥其优 势，实现最大幅度的增产效果，同时保证防砂效果。 本发明的技术方案为：一种用于疏松砂岩油气储层的防砂增产方法，包括以下步 骤： (1)拟防砂增产模式与充填形态：近井地带塑性挤压形成围绕井筒存在的环柱状 充填砾石层；在环柱状充填砾石层之外的远井地带挤压形成裂缝充填带； (2)目标储层适应性判别：判别目标储层是否适应步骤(1)所拟防砂增产模式与充 填形态；适应的储层条件如下：初始破坏模式为塑性挤压破坏，随着继续泵注的进行，井底 压力随时间变化能够达到储层破裂压力； (3)工艺参数的优化设计：根据所拟防砂增产模式与充填形态的特点，结合目标储 层相关的地质和生产条件设计优化工艺参数，包括支撑剂材料的类型和粒径尺寸，塑性充 填层厚度，裂缝宽度和长度以及支撑剂用量； (4)设计泵注施工程序：首先泵注前置液；然后进行塑性挤压充填，当泵压急剧升 高时停止加砂，继续大排量泵注携砂液保证施工压力稳步上升；当压力出现峰值后突降时， 继续泵注5～10min后开始加砂泵注，并维持排量，待按照塑性挤压充填层容积与裂缝充填 带容积之和计算所得的总设计砂量泵注完毕后，停止加砂，开始泵注顶替液，顶替液用量为 地面管线和井筒管柱的容积之和；最后停泵泄压，结束施工。 所述步骤(2)中判别的具体操作如下： ①根据密度测井和声波时差测井资料计算得到储层岩石的抗压强度、内聚力、内 摩擦角、弹性模量和泊松比；根据密度测井资料计算储层的原始垂向主应力、原始水平最大 主应力和原始最小水平主应力； ②根据所得计算数据按照常规水力压裂模式计算储层的破裂压力Pfc，MPa； ③判断近井储层在井筒高压挤注条件下的初始破坏模式，具体方法如下：首先按 照以下公式计算产生塑性挤压破坏的临界井底压力Pcc； Pcc＝σhmin Sc 式中Sc—储层岩石抗压强度，MPa； σhmin—原始地层最小水平主应力，MPa； Pcc—产生塑性挤压破坏的临界井底压力，MPa； 然后将所得Pcc与Pfc进行比较，如果Pcc
本发明属于油气井开发和开采的技术领域，具体的涉及一种用于疏松砂岩油气储层的防砂增产方法及其应用。该种用于疏松砂岩油气储层的防砂增产方法，包括以下步骤：(1)拟防砂增产模式与充填形态；(2)目标储层适应性判别；(3)工艺参数的优化设计；(4)设计泵注施工程序。该 全部
背景技术：
在石油与天然气储层中，疏松砂岩和低渗透储层为两大类主要的油气储层。疏松 砂岩储层由于胶结疏松易出砂，开采时需要采取防控砂措施；低渗透储层岩石胶结致密，渗 透率低，自然产能低，开采时需要采取水力压裂增产措施。随着能源需求加剧，在疏松砂岩 储层的防砂技术中逐步引进了压裂充填防砂技术，即将本来应用于低渗透储层中的水力压 裂技术，应用到中高渗的疏松砂岩储层中，同时起到防砂和增产的作用。 目前在疏松砂岩储层中，砾石充填类作为用于严重出砂储层的主流防砂工艺技 术，主要包括塑性挤压充填和端部脱砂压裂充填两种技术。塑性挤压充填是通过高压挤注 方式将弱胶结储层挤压产生塑性破碎，将砾石充填到井筒周围的近井地层中，这种情况下 储层岩石的破坏模式是塑性挤压破坏。而端部脱砂压裂充填则是类似于低渗透地层的水力 压裂，将储层压开裂缝并用砾石充填，其储层岩石的破坏模式是裂缝开裂和延伸充填。 目前普遍认为疏松砂岩油气储层在高压挤注条件下的破坏模式有两种：塑性挤压 充填和裂缝开裂延伸充填。显然对于胶结非常疏松的储层，塑性挤压充填模式是事实存在 且合理的；对于胶结强度较好的储层和低渗透储层，裂缝开裂延伸充填模式也被大家所认 知和接受。换言之，塑性挤压充填和裂缝开裂延伸充填是岩石破坏的两种极端模式，前者出 现在塑性岩石储层，后者出现在脆性岩石储层。 然而在实际油气田现场关于疏松砂岩油气储层的塑性挤压充填防砂和压裂充填 防砂存在着以下问题： (1)对于疏松砂岩油气储层而言，在向地层高压挤注固液砂浆的条件下，不论是塑 性挤压充填的岩石破坏模式还是裂缝开裂延伸充填的岩石破坏模式，其作为极端模式均不 能囊括地层的所有实际破坏形态。 (2)对于储层岩石性质介于塑性和脆性之间的油气储层，储层可能会发生塑性挤 压破坏和裂缝开裂延伸破坏两种模式并存的情况。但尚存的问题是：①目前现有技术仅是 非常泛泛地臆断性表示该两种模式并存具有一定可能性，缺乏对此种并存模式明确的定义 及机理阐述；②对目标储层是否会产生该种并存的破坏模式没有明确清晰的判别方法；③ 此种复合模式的充填施工困难，易提前砂堵造成施工失败，缺乏相应的工艺设计方法。 (3)对介于塑性和脆性之间的油气储层，无论使用塑性挤压充填防砂方法还是压 裂充填防砂方法，均与地层砂的实际充填形态不符。由于理论与实际应用的脱节，对高压挤 压后的破坏模式无法准确把握判断，导致用于优化设计参数的理论模型依托错误，进而使 得设计、计算数据与现场实际数据存在着巨大的偏差，工艺技术和施工参数不甚合理，影响 实际最终的防砂效果。 4 CN 111594100 A 说 明 书 2/8 页
技术实现要素：
本发明的目的在于针对疏松砂岩油气储层现有两种极端模式均不能囊括地层的 所有实际破坏形态，尤其对于部分岩石物性介于塑性和脆性之间的储层，无法准确把握判 断地层砂实际充填形态的问题而提供一种用于疏松砂岩油气储层的防砂增产方法及其应 用。该方法提供了全套解决方案，评价优选和优化后的防砂增产方案能够最大化发挥其优 势，实现最大幅度的增产效果，同时保证防砂效果。 本发明的技术方案为：一种用于疏松砂岩油气储层的防砂增产方法，包括以下步 骤： (1)拟防砂增产模式与充填形态：近井地带塑性挤压形成围绕井筒存在的环柱状 充填砾石层；在环柱状充填砾石层之外的远井地带挤压形成裂缝充填带； (2)目标储层适应性判别：判别目标储层是否适应步骤(1)所拟防砂增产模式与充 填形态；适应的储层条件如下：初始破坏模式为塑性挤压破坏，随着继续泵注的进行，井底 压力随时间变化能够达到储层破裂压力； (3)工艺参数的优化设计：根据所拟防砂增产模式与充填形态的特点，结合目标储 层相关的地质和生产条件设计优化工艺参数，包括支撑剂材料的类型和粒径尺寸，塑性充 填层厚度，裂缝宽度和长度以及支撑剂用量； (4)设计泵注施工程序：首先泵注前置液；然后进行塑性挤压充填，当泵压急剧升 高时停止加砂，继续大排量泵注携砂液保证施工压力稳步上升；当压力出现峰值后突降时， 继续泵注5～10min后开始加砂泵注，并维持排量，待按照塑性挤压充填层容积与裂缝充填 带容积之和计算所得的总设计砂量泵注完毕后，停止加砂，开始泵注顶替液，顶替液用量为 地面管线和井筒管柱的容积之和；最后停泵泄压，结束施工。 所述步骤(2)中判别的具体操作如下： ①根据密度测井和声波时差测井资料计算得到储层岩石的抗压强度、内聚力、内 摩擦角、弹性模量和泊松比；根据密度测井资料计算储层的原始垂向主应力、原始水平最大 主应力和原始最小水平主应力； ②根据所得计算数据按照常规水力压裂模式计算储层的破裂压力Pfc，MPa； ③判断近井储层在井筒高压挤注条件下的初始破坏模式，具体方法如下：首先按 照以下公式计算产生塑性挤压破坏的临界井底压力Pcc； Pcc＝σhmin Sc 式中Sc—储层岩石抗压强度，MPa； σhmin—原始地层最小水平主应力，MPa； Pcc—产生塑性挤压破坏的临界井底压力，MPa； 然后将所得Pcc与Pfc进行比较，如果Pcc
