[發(fā)明專利]一種環(huán)空圈閉壓力預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611161173.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN106599472B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張興全;孫騰飛;劉書杰;周建良;曹硯鋒;謝仁軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司;中海油研究總院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 11245 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 徐寧;何家鵬<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=

本發(fā)明公開了一種環(huán)空圈閉壓力預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：1)根據(jù)生產(chǎn)工況建立環(huán)空溫度剖面；2)計(jì)算環(huán)空流體熱物性參數(shù)；3)利用套管變形公式建立套管變形模型；4)計(jì)算環(huán)空體積變化；5)利用環(huán)空圈閉壓力計(jì)算方程建立環(huán)空圈閉壓力計(jì)算模型并求解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種預(yù)測(cè)方法，特別涉及一種環(huán)空圈閉壓力預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

環(huán)空圈閉壓力是指在油氣井開采過(guò)程中，由于油管內(nèi)高溫流體加熱密閉環(huán)空內(nèi)流體，使密閉環(huán)空內(nèi)流體發(fā)生膨脹引起的壓力。環(huán)空圈閉壓力值與環(huán)空內(nèi)流體熱物性、流體溫度變化、環(huán)空體積變化等有關(guān)，過(guò)高環(huán)空圈閉壓力會(huì)造成套管擠毀，1999年，BP墨西哥灣Marlin油田A-2井在投產(chǎn)數(shù)小時(shí)后，生產(chǎn)套管被擠毀。在陸地和淺水井，環(huán)空圈閉能夠在井口釋放，而在深水井，除了油管和油層套管之間的環(huán)空外，其它套管環(huán)空圈閉壓力無(wú)法通過(guò)井口釋放。

精確計(jì)算環(huán)空圈閉壓力能夠合理地優(yōu)選套管尺寸，制定適合的環(huán)空圈閉壓力防治方案，從而控制圈閉壓力，保證油氣井生產(chǎn)安全。目前，環(huán)空圈閉壓力預(yù)測(cè)方法主要考慮流體膨脹壓縮效應(yīng)和套管自由段變形進(jìn)行計(jì)算，代表性的商業(yè)軟件為L(zhǎng)andmark的Wellcat模塊，流體膨脹壓縮效應(yīng)的熱物性參數(shù)選取存在誤差、未考慮套管封固段的變形等因素使得該方法和軟件計(jì)算的圈閉壓力比現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值高10-30％，無(wú)法正確指導(dǎo)油氣井套管的選型和圈閉壓力的防治方案的制定。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的環(huán)空圈閉壓力預(yù)測(cè)方法，該預(yù)測(cè)方法能夠?yàn)楹Ｉ嫌蜌饩坠苤O(shè)計(jì)及圈閉壓力防治方案制定提供支持。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種環(huán)空圈閉壓力預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：1)根據(jù)生產(chǎn)工況建立環(huán)空溫度剖面；2)計(jì)算環(huán)空流體熱物性參數(shù)；3)利用套管變形公式建立套管變形模型；4)計(jì)算環(huán)空體積變化；5)利用環(huán)空圈閉壓力計(jì)算方程建立環(huán)空圈閉壓力計(jì)算模型并求解。

在所述步驟2)中，所述環(huán)空流體熱物性參數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，其過(guò)程包括：

①測(cè)定在不同環(huán)空溫度剖面下和不同壓力下的實(shí)驗(yàn)流體體積變化；

②根據(jù)環(huán)空流體狀態(tài)方程可得實(shí)驗(yàn)流體體積變化與所述流體熱物性參數(shù)的方程式，方程式如下：

ΔV₁＝αV₀ΔT₁

ΔV₁＝k_tV₀ΔP₁

式中ΔV₁為實(shí)驗(yàn)流體體積變化，m³；α為膨脹系數(shù),℃^-1；ΔT₁為實(shí)驗(yàn)流體溫度變化，℃；V₀為實(shí)驗(yàn)流體體積，m³；k_t為壓縮系數(shù)，MPa^-1；ΔP₁為實(shí)驗(yàn)流體壓力變化，MPa；

③根據(jù)步驟②中的兩方程式導(dǎo)出不同環(huán)空溫度剖面和不同壓力下的所述流體熱物性參數(shù)計(jì)算公式如下：

在所述步驟2)中，所述環(huán)空流體熱物性參數(shù)通過(guò)密度反算法測(cè)得，其過(guò)程包括：

①已知不同溫度壓力下的流體密度；

②根據(jù)流體膨脹前后流體質(zhì)量守恒原則可得質(zhì)量守恒方程如下：

ρ_T,P(V₂+ΔV₂)＝ρ₀V₂

由上式導(dǎo)出