生產井出砂臨界壓力之研究

Abstract

地層出砂是指地層在鑽井過程及生產過程中，井壁周圍岩石受到鑽井設備擾動或是過度的壓力變化，超過岩石所能承受限制而造成岩石崩壞，崩壞物質隨地層流體一併進入井內的現象。 在地層出砂現象中，由於其中所包含的物質多為高硬度二氧化矽，在流動過程中會不斷衝擊生產設備，導致磨損及設備沖蝕。若地層砂持續累積在井內，將造成地層孔道及井內空間的阻塞影響油氣生產。 為防止地層出砂所導致的危害，在生產過程中可採用防砂措施避免出砂。防砂措施主要分為機械防砂、化學膠固及壓力控制。機械防砂多為安裝防砂篩管，利用篩孔防止地層砂進入井內。化學膠固為使用藥劑使井壁產生阻隔層強化井壁以避免出砂。壓力控制則是以臨界出砂壓力為標準，以不出砂條件下的生產壓力進行生產。壓力控制法較前兩項防砂措施不受砂粒徑影響，於較細的地層砂同樣有其效果。但由於壓力控制所採用的臨界出砂壓力是以地層原始狀態為基準，未考慮地層在受到破壞後，地層與原始狀態之差異。因此本研究以臨界出砂壓力為基礎，加上不同地層破壞程度影響，計算求得後續臨界壓力。 此後續臨界壓力為表示一地層在遭受破壞歷經地層出砂後，該地層在此狀態後，避免再度出砂所面臨的臨界出砂壓力限制。此壓力相較原始臨界出砂壓力更低，地層可以較大壓力差進行生產，具有較高之經濟效益。 本研究可獲致結論如下：(1) 地層的臨界出砂壓力會因地層破壞程度(累積出砂量)不同而有所變化。臨界出砂壓力會隨累積砂量變化而逐漸降低而逐漸趨向穩定值。(2) 當累積砂量增加，地層塑性區範圍也隨之擴大，地層砂所需經過的距離也較長，出砂難度上升。(3) 本研究所得之後續臨界出砂壓力應更能表示地層出砂所需面臨的生產壓力限制，有助於油氣生產達到更佳之經濟效益。

Date of Award	2016 Feb 16
Original language	Chinese
Supervisor	Bieng-Zih Hsieh (Supervisor)