[发明专利]对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法及其装置

权利要求书

1.一种对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过实际测量得到气井井口环空压力随时间的变化的数据一；

获取气井的井身结构参数、井筒温度参数和气体性质参数；

将所述环空压力随时间的变化的数据一、所述气井的井身结构参数、井筒温度参数、气体性质参数与预定的井口环空压力预测解析模型进行拟合得到水泥渗透率、近井地层压力、初始气柱高度；

基于所述初始气柱高度得到液柱高度；

基于所述液柱高度、所述近井地层压力得到最大井口环空压力；

基于所述水泥渗透率、所述近井地层压力、所述初始气柱高度、初始气柱高度和所述预定的井口环空压力预测解析模型得到达到最大环空压力所需时间；

基于所述水泥渗透率、所述近井地层压力、所述液柱高度、所述最大井口环空压力和所述预定的井口环空压力预测解析模型得到环空压力随时间变化的数据二；

基于所述环空压力随时间变化的数据二、所述近井地层压力、所述水泥渗透率、所述初始气柱高度和所述液柱高度计算得到气体泄漏流量随时间变化的数据；

根据所述水泥渗透率和/或所述近井地层压力和/或所述环空压力随时间变化的数据二和/或所述最大井口环空压力/或气体泄漏流量随时间变化的数据得到气井井口环空压力诊断与分析的结论。

2.根据权利要求1所述的对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法，其特征在于，在步骤通过实际测量得到气井井口环空压力随时间的变化的数据一中，连续监测井口环空压力一次性建立该过程中的气井井口环空压力随时间的变化的数据一，监测期间不能进行泄压、关井操作。

3.根据权利要求1所述的对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法，其特征在于，所述气井的井身结构参数、所述井筒温度参数和所述气体性质参数中包括：垂深井深、测深井深、井底温度、生产稳定后的井口温度、环空的外层套管内径和内层套管外径、环空内完井液的密度和压缩系数、井底温度压力下的气体粘度、气体密度和气体压缩因子、水泥返高。

4.根据权利要求1所述的对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法，其特征在于，在步骤将所述环空压力随时间的变化的数据一、所述气井的井身结构参数、井筒温度参数、气体性质参数与预定的井口环空压力预测解析模型进行拟合得到水泥渗透率、近井地层压力、初始气柱高度中，所述预定的井口环空压力预测解析模型井口环空压力由初始时刻的环空压力P0增加至t时刻的环空压力Pw所需的时间△t的计算公式为：

其中，b＝0.00981·ρ_mL_f，Ti、Tw分别表示井底温度和井口温度，单位为K；Zi表示井底条件下气体的压缩因子；μ_i为井底条件下的气体粘度，单位为mPa.s；K表示水泥渗透率，单位为10^-9m²；A为环空截面积，单位为m²；P0、Pw分别为初始时刻零时刻和t时刻的环空压力，单位为MPa；Lc表示水泥顶面到井底的长度，单位为m；ρm表示完井液密度，单位为g/cm³；Lg表示初始气柱高度，单位为m；Lf表示环空中完井液柱的高度，单位为m，Lf根据垂深井深、初始气柱高度和水泥返高的关系表示，Lf＝H-Lg-Lc，H表示井深，单位为m；Vm为完井液柱的初始体积，Vm＝Lf·A，单位为m³；Pf为近井地层压力，单位为MPa；Cm为完井液压缩系数，单位为MPa^-1。

5.根据权利要求4所述的对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法，其特征在于，对预定的井口环空压力预测解析模型与实测数据进行拟合，拟合目标函数为预定的井口环空压力预测解析模型的估算值与实测数据的均方根误差达到最小，限制条件为拟合参数为正值，拟合目标函数的计算公式如下：

其中，Y'表示模型预测值n维向量，Y为n个实测数据点构成的向量，RMSE表示拟合目标函数。