井筒高溫流體在生產(chǎn)過程中,向密閉環(huán)空傳熱引起的環(huán)空圈閉壓力上升現(xiàn)象是深水油氣開采面臨的主要問題之一。為了保障井筒安全,結(jié)合深水油氣井的生產(chǎn)實際,基于擬穩(wěn)態(tài)傳熱以及耦合壓力-體積的環(huán)空壓力計算方法,建立了多環(huán)空圈閉壓力預(yù)測模型。根據(jù)破裂盤工作原理,建立了由內(nèi)向外和由外向內(nèi)的破裂盤打開閥值確定方法。以西非某井為例,對生產(chǎn)過程中井筒溫度和環(huán)空壓力進行預(yù)測。套管強度校核結(jié)果表明,正常生產(chǎn)過程中,表層套管和技術(shù)套管存在脹破風(fēng)險;在生產(chǎn)套管的環(huán)空泄壓或者掏空后,生產(chǎn)套管存在擠毀風(fēng)險。采用破裂盤技術(shù)后,各層套管均滿足校核的要求。因此,破裂盤技術(shù)可有效實現(xiàn)套管的保護,對深水油氣資源安全開采具有重要意義。 

【文章來源】：西南石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,42(05)北大核心CSCD

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圖２西非油井井身結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２?Ｗｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｄｅｅｐ?ｗａｔｅｒ?ｗｅｌｌｓ?ｉｎ?Ｗｅｓｔ?Ａｆｒｉｃａ??物性參數(shù)表??ｔａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｗｅｌｌｂｏｒｅ??

技術(shù)套管??Ｎ８０??３４６．１??１３．０６０??１８．４００??３４．００??表層套管??Ｘ５６??５０８．０??１５．８７５??１０．０００??２１．７２??表３鉆井作業(yè)工況參數(shù)??Ｔａｂ．?３?Ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ??工況??密度／（ｇ．ｍＬ－１）??掏空狀態(tài)／％??Ａ??１．３５??６０??４?０００??Ｂ??１．２０??４０??２?３００??Ｃ??１．１２??５０??１４００??３．１井筒溫度分布??圖３為深水油氣井以１２０?ｔ／ｄ的產(chǎn)量生產(chǎn)２００?ｄ??后的井筒溫度分布＾■在深水油氣開采過程中，油管??流體在開采過程中將井底采出的熱羹＊受到地溫梯??度的影響，采出的溫度隨著深度逐漸降低。徑向上??油管流體將熱量傳逮至各個環(huán)空由于Ａ環(huán)空離油??管流體最近，獲得熱暈最多，．環(huán)空溫度最膚，．Ｂ環(huán)空??溫度其次，Ｃ環(huán)空溫度最低。環(huán)空溫度的上升是造??成環(huán)空圈閉壓力的主要原因，??圖３深水油氣井溫度分布??Ｆｉｇ．?３?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｅｅｐ?ｗａｔｅｒ?ｏｉｌ?ａｎｄ?ｇａｓ?ｗｅｌｌｓ??３．２井筒壓力預(yù)測??３．２．１環(huán)空壓力預(yù)測??圖４為環(huán)空Ｍ閉壓力預(yù)測結(jié)果，以１２０?ｔ／ｄ的產(chǎn)??量對環(huán)空圈閉壓力上升規(guī)律進行模擬，隨著生產(chǎn)的??進行，環(huán)空流體隨著溫度的增加，產(chǎn)生熱膨脹效應(yīng)，??從而環(huán)空；壓力上升。在生產(chǎn)初期，各環(huán)空溫度增加??較１＊，進而導(dǎo)致環(huán)￥壓力上升劇烈。生產(chǎn)２０?ｄ后，??

１５８??西南石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）??２０２０?年??環(huán)空溫度和壓力增長幅度相對較低。??５５??２５??０?５０?１００?１５０??時間／ｄ??１６．０??２０．０??圖４環(huán)空圈閉壓力模擬??Ｆｉｇ．?４?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｎｎｕｌｕｓ?ｔｒａｐ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ??３．２．２井筒安全評估??在生產(chǎn)作業(yè)中，套管抗內(nèi)壓額定安全系數(shù)取??１．２５０，套管抗外擠額定安全系數(shù)�。保保玻�?３在套管??的校核過程中，套管安全系數(shù)越大，套管越安全。??分別考慮正常作業(yè)和Ａ環(huán)空泄壓或者排出的特殊??工況進行套管強度校核。??（１）正常作業(yè)??考慮到Ｂ、Ｃ環(huán)空壓力相近，壞空間的技術(shù)套??管壓差始終處于一個近平衡的狀態(tài)，國此僅對生產(chǎn)??套管和表層套管進行校核＾樹、５為套管強度校核??結(jié)果ｓ??對Ａ環(huán)空進行泄壓后，由于Ｂ環(huán)空？力的增??加，生產(chǎn)套管的安全系數(shù)逐漸降低，在生產(chǎn)１７?ｄ后，??生產(chǎn)套管存在被擠毀的風(fēng)險３?：對于Ａ環(huán)空掏全后，??生產(chǎn)套管除了受到Ｂ環(huán)空圈閉壓力上升的擠壓，還??受到液柱壓力的作用，在生產(chǎn)開始階段，、套管就可??能被擠毀。??１．６??０?５０?１００?１５０?２００??時間／ｄ??圖５正常作業(yè)下的套管強度校核??Ｆｉｇ．?５?Ｃａｓｉｎｇ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｃｈｅｃｋ?ｕｎｄｅｒ?ｎｏｒｍａｌ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ??從圖５中可以看出，蟲產(chǎn)套管在生產(chǎn)過程中始??終保證了安全ａ但表層套管在生產(chǎn)開始的階段即存??在破裂的風(fēng)險，需要采取環(huán)空圈閉壓力治理措施保??障井筒的安全。??（２）?Ａ環(huán)Ｓ；泄壓或掏＿??由于Ａ環(huán)空是唯ｈ與深水井口管線相連的環(huán)??

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