Quantitative Analysis of Mechanisms for Water-Related Sand Production
Notice bibliographique
Résumé
Abstract It is well known that saturation changes of the rock-wetting phase or alterations in wetness can lead to sand instability, therefore sand production. Several possible mechanisms are discussed in the paper, among which chemical reactions between water and sand and the changes of capillary force as a part of cohesive strength are focused upon quantitatively. Based on the time frame of sand production record, four major possible chemical reactions between reservoir sand and formation water are identified and analyzed, including quartz hydrolysis, carbonate dissolution, ferruginous deposits and clay swelling. Those reactions increase sand instability either through altering the surface energy of the sand and physically changing the shape and size of cement, (known as Rebinder effect), or locally increasing the pressure gradient. The possibility to quantify the effects of those reactions is discussed and the main difficulties are pointed out. Resorting to an analytical model at the grain scale, which accounts for meniscus behavior and properties in two-phase liquid systems and expresses the results in terms of capillary bond force and a tensile strength in a Mohr-Coulomb plot, the manner and magnitude of the capillary force influence on sand stability after water breakthrough are quantitatively described. It is found that, at grain scale level, the capillary cohesive force is one to three orders higher than the destabilizing seepage force from fluid pressure gradient, depending on particle sizes. Therefore it should not be neglected in the analysis of sand instability. Furthermore surface tension of fluids is found to be linearly related to capillary bond force and therefore to rock strength (tensile strength or UCS), the magnitude of which highly depends on the sand particle size, especially when particles are small. The model is able to successfully explain many reported phenomena about both capillary force and water-related sand production. As a conclusion, changes of capillary force with water saturation may have more influence on sand failure than chemical reactions in weakly consolidated sandstone at the beginning of water breakthrough. After some critical water saturation, the capillary strength diminishes and chemical reactions may become dominant over time.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».