一、出砂机理

油气井出砂是指在生产压差的作用下， 储层中松散砂粒随产出液流向井底产出的现象。油气井出砂会造成油气层砂埋、油管砂堵、地面和井下设备磨蚀，套管损坏等一系列问题， 油气井出砂是石油开采过程中遇到的重要问题之一，如果出砂得不到有效治理，则油气井得不到有效开发。

地层出砂是一个复杂的物理过程，受多种因素综合影响，当一个孔洞（射孔或井眼）在地层中形成时，地层中的应力将重新分布并在孔洞周边形成应力集中。该应力集中可能导致孔洞周边剪切应力超出地层岩石的剪切强度。一旦岩石剪切应力超出剪切强度，岩石将剪坏并破碎成细小块和沙粒。由于岩石破坏所产生的碎块和沙粒可能被剥离孔洞璧并与储层流体一同产出，从而产生出砂。地层出砂问题研究包括地层岩石的破坏、破碎和运移过程，影响因素包括生产压差、地层压力、地应力、岩石强度、地层砂粒粒径、完井方式、射孔方向、孔眼直径、流体流速等等。

出砂机理

斯伦贝谢剑桥研究中心 (Schlumberger Cambridge Research Center) 和储层完井技术中心 (Schlumberger Reservoir Completion Technology Center) 的研究人员开展 了射孔稳定的敏感性试验，研究了不同应力、流速、射孔大小和方位、粒径、井眼方向对出砂的影响，并根据研究成果建立独特的出砂预测模型。该出砂预测模型极大地促进了出砂模拟软件的技术发展，并成功应用于全球多个地区的出砂分析，其可靠性得到广泛验证。基于此模型的Techlog 地质力学插件Sand management用于分析预测地层出砂的临界生产压差和临界油藏压力，优化油气井防砂完井策略，降低出砂风险，提高油气井管理运营质量。

二、数据加载

Sand management的输入参数包括一维地质力学参数以及井筒/射孔数据。Sand management能够直接继承一维地质力学成果作为基础输入参数，融入地质力学工作流程中，也可以新建项目，建立单独的Sand management工作流程。点击Geomechanics模块下的Sand management，在弹出窗口中一一对应选取所需输入参数，点击Create，创建Sand management工作流程，直接将一维地质力学模型数据集拖动到Inputs栏， 数据集必须包含井的TVD、井斜、方位，地层的泊松比、单轴抗压强度、孔隙压力和三向主应力。

出砂分析所需一维地质力学数据

除了一维地质力学数据，Sand management工作流程还需要输入最大水平主应力方向以及井筒/射孔的参数，包括井径（裸眼井）或者射孔直径和方位（套管完井）、砂粒粒径及代表储层压力衰竭对水平地应力影响的应力因子，输入参数可以为常数，也可以为曲线。如果应力方向或者砂粒粒径在不同深度有变化，可以点击右键， 或者选择左菜单中的Switch between variable or constant parameter，输入曲线。要分析计算生产开采过程中孔隙压力衰竭的影响，可选择Depletion rate（PERC）中所需压力力衰竭率（0%，15%，25%或者35%），也可以直接输入用户自定义压力衰竭率（Custom depletion rate %）。所有参数输入完成后， 点击运行即可完成出砂分析计算。

出砂分析模型参数

三、成果输出分析

Sand management出砂分析计算成果主要包括两项：

1) 临界生产压差：在给定完井方式和地层压力条件下，能够避免出砂风险的最大 生产压差；

2) 临界地层压力：在给定生产压差条件下，能够避免出砂风险的最低地层压力。

计算成果可以有两种不同形式，曲线图和单井深图输出。曲线图中前四道为输入数据，第一道为井深，第二道为井斜和方位，第三道为地层单轴抗压强度和泊松比，第四道为地层的应力参数。第五道为在不同储层压力衰减情况下的安全生产压差，其中黑色曲线为在原场气藏压力条件下的安全生产压差，绿色曲线为储层压力衰减15%时对应的安全生产压差，蓝色曲线为储层压力衰减25%时对应的安全生产压差，红色曲线为储层压力衰减35%时对应的安全生产压差。从图中可以看出，在当前储层压力条件下，除极少量井段之外，安全生产压差等于储层压力，这说明在目前储层压力条件下，并没有出砂风险。在储层压力有35%衰减的条件下，储层仍然能够维持9000Psi左右的安全压降。

出砂分析曲线图

典型单井深输出结果，同时给出了临界压差和临界储层压力。此图中水平轴表示储层压力，垂直轴为井低流动压力。储层压力与井低流动压力之差为生产压差。分开红色区域与绿色区域的曲线即为不同储层压力条件下的临界压差。临界压差曲线与对角线的交点即为临界储层压力。临界压差随储层压力衰竭而降低，并在临界储层压力时变为零。如生产条件位于绿色区域内，则该井深储层将不会出砂。如生产条件位于红色区域，则有可能发生射孔破坏和出砂。

临界压差的单井深结果

四、结束语

Sandmanagement已完全集成在 Techlog 软件平台中，用户界面友好、操作简便。并具有 很好的兼容性和开放性， 可以直接调用一维地质力学参数，同时支持裸眼井和套管完井， 也支持斜井运算，评价油气田出砂风险，用于优化油气井防砂完井策略、降低出砂风险、优化射孔方位和孔径。