Quantification of sand production induced improvement in productivity index

摘要

Centrifuge physical model tests were performed to study the mode of failure during sand production and its concomitant impact on the productivity index. The tests simulated seepage-induced failure around a multiperforated vertical well. Results indicate that in the presence of a competent cap rock (1) sand production results in the formation of a truncated cone-shaped enlarged cavity; (2) surface subsidence of the reservoir due to loss of sand mass may result in the opening of flow channels under the cap rock; (3) for a given applied head difference, sand production ceases once the enlarged cavity reduces the pressure gradient to subcritical levels; (4) the flow becomes diverted towards the upper perforations where the cavity radius is largest; and (5) the flow rate increase varies between 5 and 10 times depending on whether the mode and volume of sanding is sufficient to result in the formation of flow channels. The study performed shows that (1) the location of perforations affects the mode and magnitude of sand production; and (2) long-term productivity can be improved through managed sand production. The presence of a competent cap rock is the key to achieving substantial increases (an order of magnitude) in productivity via sanding.Key words: centrifuge test, sand production, well-bore completion, subsidence, oil sand, flow improvement.Des essais au centrifuge sur un modèle physique ont été réalisés pour étudier le mode de rupture durant l'exploitation de sable et son impact concomittant sur l'indice de productivité. Les essais ont simulé la rupture induite par infiltration autour d'un puits vertical à multiples perforations. Les résultats indiquent qu'en présence d'un couvert rocheux sain, (1) la production de sable résulte en la formation d'une cavité élargie en forme de cône tronqué, (2) l'affaissement de la surface du réservoir dû à la perte de masse de sable peut résulter en l'ouverture de canaux d'écoulement sous le couvert de roc, (3) pour une différence de charge appliquée, la production de sable cesse lorsque la cavité élargie réduit le gradient de pression sous les niveaux critiques, (4) l'écoulement est détourné vers les perforations supérieures où le rayon de la cavité est le plus grand, (5) la vitesse d'accroissement de l'écoulement varie par un facteur de 5 à 10 dépendant si le mode et le volume de la formation de sable sont suffisants pour résulter en la formation de canaux d'écoulement. L'étude réalisée montre que (1) la localisation des perforations influence le mode et l'ampleur de la production de sable, et (2) la productivité peut être améliorée en gérant la production du sable. La présence d'un couvert de roc sain est la clé pour obtenir des accroissements substantielles (d'un ordre de grandeur) de la productivité au moyen de sablage.Mots clés : essai au centrifuge, exploitation de sable, exécution de forage de puits, affaissement, sable bitumineux, amélioration de l'écoulement.[Traduit par la Rédaction]