本文關(guān)鍵詞：深水油氣井環(huán)空圈閉壓力預(yù)測(cè)與控制研究

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【摘要】：海上油氣資源是全球石油資源組成的重要部分之一,由于深水鉆探開發(fā)油氣資源相比陸上開采條件更為嚴(yán)苛,技術(shù)也更為復(fù)雜,其中井底流至井口的高溫流體通過井壁多層傳熱至密閉環(huán)空中導(dǎo)致的環(huán)空圈閉壓力上升問題是深水油氣井生產(chǎn)測(cè)試過程中面臨的主要問題之一。針對(duì)深水開發(fā)油氣田過程中遇到的圈閉壓力問題,國(guó)外形成了較為成熟的治理方法,由于國(guó)內(nèi)研究起步較晚,尚未形成完全自主的綜合治理措施。因此,為快速打破國(guó)外技術(shù)壟斷,研究深水油氣井環(huán)空圈閉壓力的預(yù)測(cè)與控制技術(shù)對(duì)形成國(guó)內(nèi)圈閉壓力綜合治理措施的迫切需求有著十分重要的意義。結(jié)合井筒溫度壓力計(jì)算及評(píng)價(jià)方法,建立深水油氣井井筒溫度預(yù)測(cè)的瞬態(tài)和擬穩(wěn)態(tài)模型;通過調(diào)研國(guó)內(nèi)外深水井井身結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)現(xiàn)狀,推薦采用瞬態(tài)傳熱模型對(duì)環(huán)空溫度進(jìn)行求解,瞬態(tài)傳熱模型由于整個(gè)傳熱過程都與時(shí)間有關(guān),且同時(shí)考慮徑向和軸向的熱傳導(dǎo)。根據(jù)產(chǎn)出天然氣的溫度分布可以看出,瞬態(tài)傳熱模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果更為接近,其最大誤差約為3%,而擬穩(wěn)態(tài)傳熱模型的最大誤差超過了 7.5%;由于考慮了軸向傳熱的影響,瞬態(tài)傳熱模型計(jì)算結(jié)果并不會(huì)出現(xiàn)擬穩(wěn)態(tài)傳熱模型計(jì)算結(jié)果中的分段不連續(xù)曲線,與深水油氣井實(shí)際溫度分布更加一致。針對(duì)深水油氣井井筒環(huán)空圈閉壓力問題,建立了耦合環(huán)空體積-溫度的密閉環(huán)空壓力預(yù)測(cè)模型,并推導(dǎo)出連通環(huán)空的壓力預(yù)測(cè)模型。并從生產(chǎn)措施、環(huán)空液物性參數(shù)和不可控因素三個(gè)方面研究了環(huán)空圈閉壓力的影響因素。環(huán)空圈閉壓力隨生產(chǎn)時(shí)間增加而增加,特別是在生產(chǎn)初期環(huán)空壓力迅速上升,并超過環(huán)空最大許可壓力;環(huán)空圈閉壓力也隨產(chǎn)量增加而增加,在產(chǎn)量較低時(shí)(低于100萬(wàn)方/天),控制產(chǎn)量可有效緩解環(huán)空圈閉壓力,但考慮到經(jīng)濟(jì)效益,產(chǎn)量應(yīng)保持在較高水平,則需采取環(huán)空圈閉壓力治理措施對(duì)環(huán)空壓力進(jìn)行控制;環(huán)空液的膨脹系數(shù)越高,壓縮系數(shù)越小,導(dǎo)熱系數(shù)越高,環(huán)空圈閉壓力越大;地溫梯度越高,環(huán)空圈閉壓力影響越大;環(huán)空圈閉壓力隨著環(huán)空長(zhǎng)度增加而上升,而其他環(huán)空的壓力變化影響較小。以環(huán)空圈閉壓力預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ),結(jié)合套管強(qiáng)度分析和環(huán)空最大許可壓力計(jì)算方法確定環(huán)空泄壓工具工作閥值,并以此建立環(huán)空圈閉壓力控制模型。以南海LS某井為例,對(duì)不同工況下的環(huán)空壓力控制過程進(jìn)行模擬。在生產(chǎn)測(cè)試初期,各環(huán)空圈閉壓力快速上升,且各環(huán)空均在數(shù)小時(shí)內(nèi)超過環(huán)空最大許可壓力;關(guān)井后溫度恢復(fù)至地溫梯度,環(huán)空圈閉壓力消除;當(dāng)再次開井生產(chǎn)后環(huán)空圈閉壓力迅速升高并超過環(huán)空最大許可壓力,應(yīng)用環(huán)空泄壓工具結(jié)合生產(chǎn)管柱和生產(chǎn)套管之間的A環(huán)空相連的井口環(huán)空泄壓閥將膨脹液體排出,緩解環(huán)空圈閉壓力;在生產(chǎn)測(cè)試、關(guān)井恢復(fù)和開井生產(chǎn)的過程中,環(huán)空壓力始終保持在環(huán)空最大許可壓力之內(nèi)。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE53

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