深水环空圈闭压力的破裂盘泄压控制模型
发布时间：2022-02-14 09:38
井筒高温流体在生产过程中,向密闭环空传热引起的环空圈闭压力上升现象是深水油气开采面临的主要问题之一。为了保障井筒安全,结合深水油气井的生产实际,基于拟稳态传热以及耦合压力-体积的环空压力计算方法,建立了多环空圈闭压力预测模型。根据破裂盘工作原理,建立了由内向外和由外向内的破裂盘打开阀值确定方法。以西非某井为例,对生产过程中井筒温度和环空压力进行预测。套管强度校核结果表明,正常生产过程中,表层套管和技术套管存在胀破风险;在生产套管的环空泄压或者掏空后,生产套管存在挤毁风险。采用破裂盘技术后,各层套管均满足校核的要求。因此,破裂盘技术可有效实现套管的保护,对深水油气资源安全开采具有重要意义。
【文章来源】：西南石油大学学报(自然科学版). 2020,42(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图２西非油井井身结构??Ｆｉｇ．?２?Ｗｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｄｅｅｐ?ｗａｔｅｒ?ｗｅｌｌｓ?ｉｎ?Ｗｅｓｔ?Ａｆｒｉｃａ??物性参数表??ｔａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｗｅｌｌｂｏｒｅ??
技术套管??Ｎ８０??３４６．１??１３．０６０??１８．４００??３４．００??表层套管??Ｘ５６??５０８．０??１５．８７５??１０．０００??２１．７２??表３钻井作业工况参数??Ｔａｂ．?３?Ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ??工况??密度／（ｇ．ｍＬ－１）??掏空状态／％??Ａ??１．３５??６０??４?０００??Ｂ??１．２０??４０??２?３００??Ｃ??１．１２??５０??１４００??３．１井筒温度分布??图３为深水油气井以１２０?ｔ／ｄ的产量生产２００?ｄ??后的井筒温度分布＾■在深水油气开采过程中，油管??流体在开采过程中将井底采出的热羹＊受到地温梯??度的影响，采出的温度随着深度逐渐降低。径向上??油管流体将热量传逮至各个环空由于Ａ环空离油??管流体最近，获得热暈最多，．环空温度最膚，．Ｂ环空??温度其次，Ｃ环空温度最低。环空温度的上升是造??成环空圈闭压力的主要原因，??图３深水油气井温度分布??Ｆｉｇ．?３?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｅｅｐ?ｗａｔｅｒ?ｏｉｌ?ａｎｄ?ｇａｓ?ｗｅｌｌｓ??３．２井筒压力预测??３．２．１环空压力预测??图４为环空Ｍ闭压力预测结果，以１２０?ｔ／ｄ的产??量对环空圈闭压力上升规律进行模拟，随着生产的??进行，环空流体随着温度的增加，产生热膨胀效应，??从而环空；压力上升。在生产初期，各环空温度增加??较１＊，进而导致环￥压力上升剧烈。生产２０?ｄ后，??
１５８??西南石油大学学报（自然科学版）??２０２０?年??环空温度和压力增长幅度相对较低。??５５??２５??０?５０?１００?１５０??时间／ｄ??１６．０??２０．０??图４环空圈闭压力模拟??Ｆｉｇ．?４?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｎｎｕｌｕｓ?ｔｒａｐ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ??３．２．２井筒安全评估??在生产作业中，套管抗内压额定安全系数取??１．２５０，套管抗外挤额定安全系数取１．１２５?３在套管??的校核过程中，套管安全系数越大，套管越安全。??分别考虑正常作业和Ａ环空泄压或者排出的特殊??工况进行套管强度校核。??（１）正常作业??考虑到Ｂ、Ｃ环空压力相近，坏空间的技术套??管压差始终处于一个近平衡的状态，国此仅对生产??套管和表层套管进行校核＾樹、５为套管强度校核??结果ｓ??对Ａ环空进行泄压后，由于Ｂ环空？力的增??加，生产套管的安全系数逐渐降低，在生产１７?ｄ后，??生产套管存在被挤毁的风险３?：对于Ａ环空掏全后，??生产套管除了受到Ｂ环空圈闭压力上升的挤压，还??受到液柱压力的作用，在生产开始阶段，、套管就可??能被挤毁。??１．６??０?５０?１００?１５０?２００??时间／ｄ??图５正常作业下的套管强度校核??Ｆｉｇ．?５?Ｃａｓｉｎｇ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｃｈｅｃｋ?ｕｎｄｅｒ?ｎｏｒｍａｌ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ??从图５中可以看出，虫产套管在生产过程中始??终保证了安全ａ但表层套管在生产开始的阶段即存??在破裂的风险，需要采取环空圈闭压力治理措施保??障井筒的安全。??（２）?Ａ环Ｓ；泄压或掏＿??由于Ａ环空是唯ｈ与深水井口管线相连的环??
【参考文献】：
期刊论文
[1]深水油气井环空圈闭压力研究[J]. 吴雪婷,王江帅,冯炜. 石油机械. 2018(12)
[2]油气井用破裂盘测试与破裂压力模型研究[J]. 熊爱江,杨进,宋宇,吴怡,田瑞瑞. 压力容器. 2017(08)
[3]国际深水油气资源研究竞争力态势的文献计量分析[J]. 吴秀平,王金平,刘燕飞. 世界科技研究与发展. 2017(02)
[4]深水油气井井筒内流体特性对密闭环空压力的影响[J]. 张波,管志川,胜亚楠,王庆,许传斌. 石油勘探与开发. 2016(05)
[5]深水油气井开采过程环空压力预测与分析[J]. 张波,管志川,张琦. 石油学报. 2015(08)
[6]深水油气井筒环空注氮控压机理[J]. 周波,杨进,刘正礼,罗俊峰,黄小龙,周荣鑫,宋宇. 石油勘探与开发. 2015(03)
[7]深水井筒环空压力计算模型适应性评价[J]. 张百灵,杨进,黄小龙,胡志强,何藜. 石油钻采工艺. 2015(01)
[8]深水套管环空圈闭压力计算及控制技术分析[J]. 黄小龙,严德,田瑞瑞,刘正礼,叶吉华,方满宗,张星星. 中国海上油气. 2014(06)
[9]深水油气井套管环空压力预测模型[J]. 杨进,唐海雄,刘正礼,杨立平,黄小龙,严德,田瑞瑞. 石油勘探与开发. 2013(05)
[10]深水钻井密闭环空圈闭压力预测及释放技术[J]. 胡伟杰,王建龙,张卫东. 中外能源. 2012(08)
本文编号：3624312
【文章来源】：西南石油大学学报(自然科学版). 2020,42(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图２西非油井井身结构??Ｆｉｇ．?２?Ｗｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｄｅｅｐ?ｗａｔｅｒ?ｗｅｌｌｓ?ｉｎ?Ｗｅｓｔ?Ａｆｒｉｃａ??物性参数表??ｔａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｗｅｌｌｂｏｒｅ??
技术套管??Ｎ８０??３４６．１??１３．０６０??１８．４００??３４．００??表层套管??Ｘ５６??５０８．０??１５．８７５??１０．０００??２１．７２??表３钻井作业工况参数??Ｔａｂ．?３?Ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ??工况??密度／（ｇ．ｍＬ－１）??掏空状态／％??Ａ??１．３５??６０??４?０００??Ｂ??１．２０??４０??２?３００??Ｃ??１．１２??５０??１４００??３．１井筒温度分布??图３为深水油气井以１２０?ｔ／ｄ的产量生产２００?ｄ??后的井筒温度分布＾■在深水油气开采过程中，油管??流体在开采过程中将井底采出的热羹＊受到地温梯??度的影响，采出的温度随着深度逐渐降低。径向上??油管流体将热量传逮至各个环空由于Ａ环空离油??管流体最近，获得热暈最多，．环空温度最膚，．Ｂ环空??温度其次，Ｃ环空温度最低。环空温度的上升是造??成环空圈闭压力的主要原因，??图３深水油气井温度分布??Ｆｉｇ．?３?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｅｅｐ?ｗａｔｅｒ?ｏｉｌ?ａｎｄ?ｇａｓ?ｗｅｌｌｓ??３．２井筒压力预测??３．２．１环空压力预测??图４为环空Ｍ闭压力预测结果，以１２０?ｔ／ｄ的产??量对环空圈闭压力上升规律进行模拟，随着生产的??进行，环空流体随着温度的增加，产生热膨胀效应，??从而环空；压力上升。在生产初期，各环空温度增加??较１＊，进而导致环￥压力上升剧烈。生产２０?ｄ后，??
１５８??西南石油大学学报（自然科学版）??２０２０?年??环空温度和压力增长幅度相对较低。??５５??２５??０?５０?１００?１５０??时间／ｄ??１６．０??２０．０??图４环空圈闭压力模拟??Ｆｉｇ．?４?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｎｎｕｌｕｓ?ｔｒａｐ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ??３．２．２井筒安全评估??在生产作业中，套管抗内压额定安全系数取??１．２５０，套管抗外挤额定安全系数取１．１２５?３在套管??的校核过程中，套管安全系数越大，套管越安全。??分别考虑正常作业和Ａ环空泄压或者排出的特殊??工况进行套管强度校核。??（１）正常作业??考虑到Ｂ、Ｃ环空压力相近，坏空间的技术套??管压差始终处于一个近平衡的状态，国此仅对生产??套管和表层套管进行校核＾樹、５为套管强度校核??结果ｓ??对Ａ环空进行泄压后，由于Ｂ环空？力的增??加，生产套管的安全系数逐渐降低，在生产１７?ｄ后，??生产套管存在被挤毁的风险３?：对于Ａ环空掏全后，??生产套管除了受到Ｂ环空圈闭压力上升的挤压，还??受到液柱压力的作用，在生产开始阶段，、套管就可??能被挤毁。??１．６??０?５０?１００?１５０?２００??时间／ｄ??图５正常作业下的套管强度校核??Ｆｉｇ．?５?Ｃａｓｉｎｇ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｃｈｅｃｋ?ｕｎｄｅｒ?ｎｏｒｍａｌ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ??从图５中可以看出，虫产套管在生产过程中始??终保证了安全ａ但表层套管在生产开始的阶段即存??在破裂的风险，需要采取环空圈闭压力治理措施保??障井筒的安全。??（２）?Ａ环Ｓ；泄压或掏＿??由于Ａ环空是唯ｈ与深水井口管线相连的环??
【参考文献】：
期刊论文
[1]深水油气井环空圈闭压力研究[J]. 吴雪婷,王江帅,冯炜. 石油机械. 2018(12)
[2]油气井用破裂盘测试与破裂压力模型研究[J]. 熊爱江,杨进,宋宇,吴怡,田瑞瑞. 压力容器. 2017(08)
[3]国际深水油气资源研究竞争力态势的文献计量分析[J]. 吴秀平,王金平,刘燕飞. 世界科技研究与发展. 2017(02)
[4]深水油气井井筒内流体特性对密闭环空压力的影响[J]. 张波,管志川,胜亚楠,王庆,许传斌. 石油勘探与开发. 2016(05)
[5]深水油气井开采过程环空压力预测与分析[J]. 张波,管志川,张琦. 石油学报. 2015(08)
[6]深水油气井筒环空注氮控压机理[J]. 周波,杨进,刘正礼,罗俊峰,黄小龙,周荣鑫,宋宇. 石油勘探与开发. 2015(03)
[7]深水井筒环空压力计算模型适应性评价[J]. 张百灵,杨进,黄小龙,胡志强,何藜. 石油钻采工艺. 2015(01)
[8]深水套管环空圈闭压力计算及控制技术分析[J]. 黄小龙,严德,田瑞瑞,刘正礼,叶吉华,方满宗,张星星. 中国海上油气. 2014(06)
[9]深水油气井套管环空压力预测模型[J]. 杨进,唐海雄,刘正礼,杨立平,黄小龙,严德,田瑞瑞. 石油勘探与开发. 2013(05)
[10]深水钻井密闭环空圈闭压力预测及释放技术[J]. 胡伟杰,王建龙,张卫东. 中外能源. 2012(08)
本文编号：3624312
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