[發明專利]一種氣藏型儲氣庫注采管柱沖蝕失效風險測定方法

有效

• 申請號: 202010081980.8
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111222281B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 李麗鋒;羅金恒;趙新偉;武剛;王珂;朱麗霞
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種氣藏型儲氣庫注采管柱沖蝕失效風險測定方法，屬于地下儲氣庫風險評價技術領域。一種氣藏型儲氣庫注采管柱沖蝕失效風險測定方法，包括以下步驟：1)獲取待測定注采井的初始狀態參數；2)計算注采管柱微元段平均溫度和平均壓力；3)計算微元段平均溫度和平均壓力下天然氣流動速度；4)計算微元段沖蝕失效概率；5)計算全井段注采管柱沖蝕失效概率。本發明的氣藏型儲氣庫注采管柱沖蝕失效風險測定方法，以概率形式表征了氣藏型儲氣庫注采井沖蝕失效風險，并基于測井數據修正了注采井沖蝕失效概率，對于確保儲氣庫安全運行具有重要意義。

技術領域

本發明屬于地下儲氣庫風險評價技術領域，涉及一種氣藏型儲氣庫注采管柱沖蝕失效風險測定方法。

背景技術

儲氣庫重大事故教訓表明，大規模交替注采、壓力循環波動易造成儲氣圈閉地質構造失穩、井屏障退化和地面設備故障，甚至導致泄漏、燃燒或爆炸等事故發生，對人員生命和財產安全造成重大威脅。因此，開展地下儲氣庫風險評價是儲氣庫安全管理的核心基礎，而評價危害因素則是儲氣庫風險評價需解決的關鍵問題。

沖蝕是儲氣庫注采井的主要危險因素之一，其可造成管柱和井口閥門壁厚減薄甚至穿透，從而影響注采井的完整性，甚至可能會造成天然氣泄漏。因此，沖蝕是儲氣庫注采井風險評價時需要考慮的關鍵風險因素之一。沖蝕速率與流體性質、固體顆粒度、流量分布、管壁材質和幾何尺寸等因素相關，目前已有大量的金屬材料沖蝕速率預測模型，如儲氣庫注采管柱設計常用API?RP14E中推薦的最大允許沖蝕流速預測模型、Salama和Venkatesh建立的微粒沖蝕模型等。然而，在儲氣庫注采井風險評價時，需要建立沖蝕失效概率預測模型來表征沖蝕風險，現有方法主要簡單采用同類設施沖蝕失效歷史數據估計，不能真實反映注采井采氣流量、出砂、材質等對沖蝕的影響，而且相關的歷史數據也很難獲取。

發明內容

本發明的目的在于解決了現有基于歷史數據難以獲取并不能真實反映注采井實際沖蝕風險的問題，提供一種氣藏型儲氣庫注采管柱沖蝕失效風險測定方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種氣藏型儲氣庫注采管柱沖蝕失效風險測定方法，包括以下步驟：

1)獲取待測定注采井的初始狀態參數；

2)計算注采管柱微元段平均溫度和平均壓力；

3)計算微元段平均溫度和平均壓力下天然氣流動速度；

4)計算微元段沖蝕失效概率；

5)計算全井段注采管柱沖蝕失效概率。

進一步的，步驟1)中獲取的參數包括：

注采管下入深度、彈性模量和內壁粗糙度、完井液密度、環空保護液密度、注采管導熱系數、套管導熱系數、地層導熱系數、地層熱擴散系數、環境溫度、地溫梯度、天然氣相對密度、天然氣臨界壓力、天然氣臨界溫度、最大采氣量、氣庫上限運行壓力和最大采氣量下的運行時間。

進一步的，步驟2)的計算過程為：

201)根據所述初始狀態參數確定第i個微元段內的天然氣入口端的壓力初值p_i、溫度初值T_i、微元段長度ΔL；

p_i取注采管柱下入深度H處的壓力p_H，T_i取注采管柱下入深度H處溫度T_H；

202)賦值第i個微元段內的壓力變化量初值為ΔP_i、溫度變化量初值為ΔT_i和總傳熱系數初值為NU2_i，計算出口端的壓力p_i+1和溫度T_i+1，再計算第i個微元段的平均溫度T_i+1/2和平均壓力p_i+1/2；