【摘要】：深水油氣資源是全世界石油資源的重要組成部分之一,隨著海洋油氣勘探技術(shù)的不斷發(fā)展,國內(nèi)對于油氣資源的開發(fā)與利用逐漸由內(nèi)陸領(lǐng)域轉(zhuǎn)向深海領(lǐng)域。深水測試過程中,深水井的測試條件比陸上開采環(huán)境更為惡劣,其中由測試管柱內(nèi)高溫流體向外層套管傳熱,導(dǎo)致圈閉環(huán)空內(nèi)流體溫度和體積發(fā)生變化產(chǎn)生的環(huán)空圈閉壓力問題是測試過程中存在的重要問題。國外對于環(huán)空圈閉壓力的防治措施研究已較為成熟,而國內(nèi)研究相對滯后,還未形成一套完整的緩解和防治圈閉壓力的措施。因此,深水測試井環(huán)空圈閉壓力的預(yù)測及防治措施的研究有著十分重要的意義。針對深水測試井井筒多層環(huán)空的特點,建立分井段計算的半穩(wěn)態(tài)井筒溫度場計算模型�？紤]深水測試井井筒的軸對稱性,基于圓筒傳熱模型、能量守恒定律等相關(guān)基本理論,結(jié)合井筒的穩(wěn)態(tài)傳熱和套管至地層的瞬態(tài)傳熱,考慮井筒內(nèi)流體與套管的對流換熱、水泥環(huán)導(dǎo)熱、地層/海水的導(dǎo)熱傳熱等熱量損失,并對井筒溫度場進行計算,得到了圈閉環(huán)空內(nèi)流體溫度隨井深的變化規(guī)律。在井筒溫度場分布的基礎(chǔ)上,建立了考慮圈閉環(huán)空內(nèi)流體的熱膨脹系數(shù)和允許壓縮系數(shù)隨溫度和壓力變化,對多套管環(huán)空圈閉壓力預(yù)測模型進行修正。根據(jù)圈閉環(huán)空內(nèi)流體的熱膨脹系數(shù)和允許壓縮系數(shù)的3種確定方法,建立了3種圈閉壓力預(yù)測模型,以B圈閉環(huán)空為例從地層熱度梯度、井深、測試產(chǎn)量和測試時間等方面對計算結(jié)果進行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)本文建立的多套管環(huán)空圈閉壓力預(yù)測修正模型計算結(jié)果更為精確。文中分析了地層熱度梯度、測試產(chǎn)量和測試時間等因素對各圈閉環(huán)空內(nèi)流體溫度和環(huán)空圈閉壓力的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),井筒各圈閉環(huán)空內(nèi)流體溫度與環(huán)空圈閉壓力均隨地層熱度梯度的上升呈線形增加趨勢;環(huán)空圈閉壓力上升主要集中在測試初期,并隨著測試時間的增加逐漸趨于平緩;隨著測試產(chǎn)量的增加,各圈閉環(huán)空的溫度和壓力也將增加,但增加速率逐漸減慢。對圈閉壓力的防治措施進行調(diào)研,分析對比了各泄壓工具的工作原理及優(yōu)缺點,設(shè)計了一種環(huán)空泄壓工具短節(jié)。從井口裝置壓力、套管柱強度和封隔器壓差等方面確定圈閉環(huán)空泄壓工具短節(jié)的工作閥值,并對圈閉環(huán)空泄壓工具進行有限元強度分析,滿足設(shè)計要求,可為圈閉壓力的防治工具的設(shè)計提供指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE53
【圖文】：

調(diào)研了國內(nèi)外井筒溫度場預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，考慮了水深、海水熱度度梯度等因素的影響，在理論計算中疊加了井筒內(nèi)流體與套管壁的導(dǎo)熱以及地層/海水的傳熱等部分熱量損失，建立了深水測試井井筒型。2）建立多套管環(huán)空圈閉壓力預(yù)測模型井筒溫壓場分布的基礎(chǔ)上，考慮體積變化、水深、海水熱度梯度、地影響因素，研究溫度與壓力對圈閉環(huán)空內(nèi)流體的熱膨脹系數(shù)和允許化的影響規(guī)律，對流體熱膨脹和圈閉環(huán)空體積變化量引起的環(huán)空圈套管環(huán)空圈閉壓力預(yù)測模型，并分析導(dǎo)熱系數(shù)和壓縮系數(shù)等性能參度及地層熱度梯度等參數(shù)對圈閉壓力的影響。3）環(huán)空圈閉壓力防治措施研究緩解圈閉壓力的措施進行調(diào)研，并分析對比各泄壓工具的工作原理了一種圈閉環(huán)空泄壓工具短節(jié)，期望對之后環(huán)空圈閉壓力防治措施。研究技術(shù)路線如圖 1-1 所示。

最終導(dǎo)致環(huán)空圈閉壓力上升。因此，在研究環(huán)空圈閉試井井筒的溫度分布規(guī)律進行研究。2.1 深水測試井井筒溫度分布特點水井，地層中的高溫流體在測試過程中在軸向上分別經(jīng)過常情況下，海水溫度在泥線處為 4~6℃，相對地層溫度較低測試管柱內(nèi)流體的溫度場進行計算時，地層底端高溫流體過地層熱度梯度和海水熱度梯度兩種熱度梯度，并且在泥試井通常由測試管柱、生產(chǎn)套管、技術(shù)套管和表層套管組深水井井身結(jié)構(gòu)示意圖，測試管柱與生產(chǎn)套管間的區(qū)域為產(chǎn)套管與技術(shù)套管、技術(shù)套管與表層套管為分別為 B 圈閉

圖 2-2 深水測試井井筒地層段溫度傳熱物理模型Fig.2-2 Physical model of temperature transfer in the wellbore section of deep water test wel對于海水段，管柱內(nèi)的高溫地層流體經(jīng)由測試管柱傳熱至海水，由圖 2-3 看細過程如下：①測試管柱內(nèi)流體區(qū)間（ci0 ≤ r ≤r），②測試管柱自身區(qū)cicor ≤ r≤r）；③A 圈閉環(huán)空區(qū)間（cogir ≤ r≤r）；④隔水管自身區(qū)gigor ≤ r≤r）；⑤隔水管外的海水區(qū)間（gor ≥ r）。

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本文編號：2799967