论文部分内容阅读
我国渤海湾地区疏松砂岩油藏注水过程中存在着不同程度的堵塞问题,研究如何在保证注水安全的前提下,通过尽可能地提高注水压力以提高油藏吸水能力,实现注水解堵具有非常现实的意义,提高注水压力需要考虑解堵和安全方面的因素,但是目前关于疏松砂岩的注水破裂压力计算以及安全注水的研究很少,因此有必要开展疏松砂岩合理注入压力的研究。针对疏松砂岩开展了岩石力学特性实验,基于渗流力学、弹塑性力学和岩石力学理论,建立了弱固结砂岩注水破裂压力计算模型,利用数值模型研究了未固结砂岩的高导流通道形成过程,同时考虑注水安全的因素得到了合理注入压力的计算方法并开展了相关的室内模拟实验。主要完成了以下几个方面的研究:(1)建立了弱固结疏松砂岩注水破裂压力的计算方法。针对弱固结疏松砂岩注水过程中的裂缝起裂问题,建立了6种应力状态下井眼周围疏松砂岩地层应力的弹塑性解析解模型,认为井壁存在两种破裂模式:剪切破裂和拉伸破裂,提出应采用有效应力路径计算注水破裂压力的方法,分析了各应力路径下的井壁破裂模式,分析表明,井眼发生初始屈服会影响井壁的破裂模式,低地应力条件下疏松砂岩更易发生拉伸破裂,反之则易发生剪切破裂,疏松砂岩强度的改变将影响井壁破裂模式和破裂压力,同一地应力条件下强度越高,井壁越倾向于拉伸破裂,注水在井壁处形成滤饼后会增加注水破裂压力。(2)建立了注水冲刷作用下未固结疏松砂岩中高导流通道的形成过程的数值模型。考虑了疏松砂岩固相颗粒的剥蚀和沉积对高导流通道形成的影响,分析了高导流通道的形成与井底注水压力、油藏非均质性、堵塞程度、临界剥蚀流速等因素之间的关系,油藏非均质性是形成高导流通道的必要条件,井底注水压力越大、油藏非均质性越强,临界剥蚀流速越小,注水井周围越容易形成高导流通道,堵塞程度越大,解堵所需的井底注水压力也越大。(3)考虑了解堵和安全注水两个方面的因素,提出了疏松砂岩合理注入压力的确定方法,合理注入压力应高于破裂压力并小于注水安全压力。建立了注水突破盖层和隔层的临界注入压力计算模型以及断层失稳时的临界注入压力计算模型,分析了盖层强度、天然裂缝的形态以及断层产状等因素对临界注入压力的影响,以SZ36-1油田B15井为例,设计了注水井解堵增注的合理注入压力范围。(4)利用人造岩心开展了室内注水解堵模拟实验。分析了注水过程中未固结砂岩和弱固结砂岩的破坏规律以及近井堵塞情况下注水裂缝的起裂和延伸规律,结果表明,注水裂缝沿着最大水平地应力方向延伸,井眼堵塞后形成的裂缝可以穿透污染带,裂缝延伸至高渗区后即停止扩展。本文研究了疏松砂岩的注水破裂机理及破裂压力计算方法,综合考虑了解堵和安全两个方面的因素提出了渤海湾地区疏松砂岩合理注水压力的计算方法,为疏松砂岩注水井增注合理压力的确定提供了一种预测方法。