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本论文针对弱固结砂岩储层特性,从岩石力学和渗流力学的角度研究了弱固结砂岩油藏开采过程中的出砂临界流速问题;利用人工神经网络技术精确预测了储层段的粒度特性;提出中国海上弱固结砂岩储层防砂方式选择的主要影响因素;理论与试验相结合,形成中国海上防砂方式优选图版。主要完成以下几方面的工作: (1)从岩石力学和渗流力学入手,根据厚壁圆筒理论进行裸眼直井井周应力计算,并考虑孔隙流体压力对井周应力的影响,由Mohr-Coulomb准则推导了井壁发生剪切破坏的出砂临界流速;发明了油气井出砂临界流速试验装置及方法,该装置和方法可观察和模拟裸眼及炮孔的出砂行为,测定不同生产压差下的气体/液体流量及出砂量,根据出砂量的变化确定出砂临界流速;并利用深水某气田及露头弱固结砂岩岩心分别进行了出砂临界流速试验。 (2)根据前人研究成果,储层的特性是选择机械防砂方式的基础,且最重要的因素为储层的粒度特性。针对储层实际岩心少,现场取心昂贵,为提高整个防砂井段及层位的粒度特性精度,以测井数据及实测粒度数据为样本库,利用反向神经传播网络(BPNN)进行训练,进行了储层段粒度特性参数预测。同时分析了泥质含量对防砂的影响,最终确立了机械方式选择的重要因素。 (3)进行了中国海上20多个已开发油田的储层特性统计,以现有开发油田的生产数据为基础,对不同防砂方式的优劣进行评价,从而根据不同防砂方式对该油田的适用性结合防砂方式选择依据进行分析,初步形成中国海上弱固结砂岩防砂方式选择方法。 (4)以“十一五”重大专项研究为依托,采用中国海上弱固结砂岩的储层粒度特性,利用实验室研制的防砂管防砂效果及抗堵能力评价装置进行了室内砾石充填及优质筛管防砂的出砂模拟试验,进一步优化了中国海上弱固结砂岩的防砂方式选择图版,同时根据中国海上提出的适度出砂技术,评价了砾石充填和优质筛管的防砂效果及挡砂精度。 通过试验与理论相结合的研究,形成了室内进行出砂临界流速试验的测定技术,在一定程度上为现场生产制度的制定和完井方式的选择提供了理论依据。实现了利用神经网络以测井资料和粒度实测值作为训练样本预测临近区块粒度分布特性的预测技术。采用现场统计与试验相结合的方法制定了中国海上弱固结砂岩防砂方式优选图版,并给出了适度出砂技术的优质筛管和砾石充填参数的设计参考标准。