塔里木油田克深区块高温高压气井井筒完整性分析

发布时间：2020-08-08 05:05

【摘要】：伴随着常规油气藏开发的不断深入,石油开采逐渐向超深、超高温高压的储层方向发展。目前,塔里木克深区块已钻探的平均井深达6800m,储层温度压力高,是典型的“三超”气井。而恶劣的井况和复杂的工况给一级、二级井屏障的完整性带来了巨大挑战。为保证克深区块的高效安全生产,对该区块的井完整性进行研究分析是十分必要的。本文基于克深区块的地质特点,针对一级井屏障失效的问题。首先立足于温度压力场预测,通过分析井筒流体热量的传导过程和井筒压力降的组成部分,分别建立井筒温度场和压力场的数学模型,分析产量和气体相对密度等因素对井筒温度场和压力场的影响;在此基础上,对井下管径突变处进行力学分析,并考虑温度和压力对管柱附加载荷的影响,建立管柱在温度效应和压力效应下的变形数学模型。同时提出酸化改造过程中环空压力下降导致管柱三轴安全系数降低,需要优化完井管柱设计。针对该区块钻井速度慢导致套管磨损,二级井屏障失效的特点。总结套管磨损的主要影响因素,采用月牙形理论模型,计算套管接触力以及磨损深度;将磨损套管看做套管的原始缺陷,考虑不圆度和壁厚不均度等因素的影响,推导计算出磨损套管的剩余强度。结合现场数据发现,克深X井技术套管段壁厚和强度的最大下降幅度均超30%。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE38
【图文】：

示意图,屏障,示意图,井筒温度

术和具体标准，完成《高温高压及高含硫井完整性指南》的编制，并继续开展设计准则、管理要求等方案的编制工作，并且提出井屏障概念，对钻进过程中的井屏障进行划分，如图1.1。图 1.1 井屏障示意图Fig.1.1 The well barrier schematic1.3.2 井筒温度压力1962 年，Ramey[10]在假设流体在管柱内和环空内流动的前提下，建立了井筒温度的传导过程模型。Ramey 模型直至今天，仍然被运用于相关温度计算。但由二级井屏障一级井屏障环形防喷器内防喷工具闸板防喷器组钻井四通地层单流阀

柱状图,井口温度,产量,预测模型

产量（104m3/d）预测模型压力（MPa） WellCat 模型（MPa）相对差异20 60.11 58.61 2.5%30 59.98 57.87 4.5%40 59.53 56.95 5.1%50 59.01 55.55 7.0%60 58.28 54.41 8.2%从表 2.1 和表 2.2 可以看出：该模型和 WellCat 模型存在一定差异，预测模型中的井口温度和井口压力均大于 WellCat 模型中的井口温度和井口压力。为了更直观的反应对比结果，现将温度场和压力场是预测模型结果与软件的 WellCat 模结果对比，并以柱状图形式表示，详见图 2.3 和图 2.4：

表图,井口压力,产量,压力场

图 2.4 不同产量下不同模型的井口压力对比Fig.2.4 Different models under different production wellhead pressure从上述表图的对比可以看出：改变该井的产量，同时保持其他参数相对不变时，本文所建立的模型与 LandMark 软件中的 WellCat 模型的计算结果有一定的差异性。这是因为：本文所建立的温度场压力场数学模型中，考虑的热力学参数相对更少，并且瞬态传热函数参数只考虑近似公式，对总传热系数也进行了简化处理，导致本温度场和压力场模型计算结果相比于 WellCat 模型的计算结果偏高。但模型结果的相对差异也处于可接受范围。因此，本模型具有一定的实践意义。2.4 温度场和压力场的影响因素分析2.4.1 井筒温度场的影响因素分析（1）产量对温度场的影响通过上述论证，可知当其他参数不变，产量分别为 20×104m3/d，30×104m3/d

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